JPH1096968A - 光軸角可変装置及び振れ補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光軸角可変機構として、アフォーカル系の光
学系を用いた光軸角可変機構を用いる手振れ補正装置に
適用した場合であっても、撮像光学系との干渉の問題等
を解決可能な振れ補正装置を提供する。 【解決手段】 平凹レンズ２１１（Ｐ）と平凸レンズ２
１１（Ｙ）とは、アフォーカル系の光学系を構成し、回
動軸２１２（Ｐ）は、平凹レンズ２１１（Ｐ）を、光軸
に垂直な面内で回動自在に軸支し、回動軸２１２（Ｙ）
は、平凸レンズ２１１（Ｙ）を、光軸に垂直な面内で回
動自在に軸支する。回動角検出器２１３（Ｐ），２１３
（Ｙ）と、振れ検出器２１５（Ｐ），２１５（Ｙ）と、
演算部２２０と、駆動回路２３０（Ｐ），２３０（Ｙ）
と、駆動モータ２１３（Ｐ）、２１３（Ｙ）とは、手振
れ補正のために、レンズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）を
回動駆動するとともに、この回動によって発生する直交
方向誤差を打ち消すために、他方のレンズ２１１
（Ｙ），２１１（Ｐ）を回動駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、カメラ一
体型ビデオテープレコーダ（以下「ビデオカメラ」とい
う。）に設けられる手振れ補正装置に適した振れ補正装
置に関する。また、本発明は、この振れ補正装置を実現
するのに適した光軸角可変装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、放送業務用のビデオカメラにおい
ても、熟練したカメンラマンの減少等により、手振れに
よる撮影画像の振れを抑制するための手振れ補正装置が
要求されるようになってきた。

【０００３】この要求に応えるためには、一般消費者用
のビデオカメラで用いられている手振れ補正装置を用い
ることが考えられる。

【０００４】一般消費者用のビデオカメラで用いられて
いる手振れ補正装置としては、従来、光学式の手振れ補
正装置が知られている。この光学式の手振れ補正装置
は、ビデオカメラの手振れの大きさ（角度変位）に基づ
いて、透過光軸角を制御することにより、手振れによる
撮影画像の振れを抑制するものである。ここで、透過光
軸角とは、光学系の入射側光軸に対する出射側光軸の角
度である。

【０００５】この光学式の手振れ補正装置を実現するた
めには、透過光軸角の補正要求に従って、この透過光軸
角を補正可能な光軸角可変装置が必要になる。また、こ
の光軸角可変装置を実現するためには、透過光軸角を変
えることが可能な光軸角可変機構が必要になる。

【０００６】光軸角可変機構としては、従来、頂角可変
プリズムを用いた機構と、アフォーカル系の光学系を用
いた機構とが知られている。

【０００７】頂角可変プリズムを用いた光軸角可変機構
としては、例えば、下記の文献１に記載された機構が知
られている。この文献１に記載された光軸角可変機構
は、回動可能な一対の硝子基板間に液体を封入すること
によって頂角可変プリズムを形成し、一対の硝子基板の
角度（頂角可変プリズムの頂角）を変えることにより、
透過光軸角を変えるようになっている。 文献１：特開昭６１−２６９５７２号

【０００８】また、頂角可変プリズムを用いた光軸角可
変機構の他の例としては、例えば、下記の文献２，３，
４に記載された機構が知られている。この文献２，３，
４に記載された光軸角可変機構は、球面曲率が近似した
平凸レンズと平凹レンズとを球面同士が対向するように
配置することにより、頂角可変プリズムを形成し、これ
ら２つのレンズをその曲率中心を回動中心として回動さ
せることにより、２つのレンズの平面同士がなす角度
（頂角可変プリズムの頂角）を変え、これによって透過
光軸角を変えるようになっている。

【０００９】文献２：特開昭５７−２５８０３号 文献３：特開平０６−０７０２２０号 文献４：特開平０６−２８１８８９号

【００１０】アフォーカル系の光学系を用いた光軸角可
変機構としては、例えば、下記の文献５，６に記載され
た光軸角可変機構が知られている。この文献５，６に記
載された光軸角可変機構は、１つの凹レンズと１つの凸
レンズとによりアフォーカル系の光学系を構成し、各レ
ンズを光軸に垂直で、かつ、直交する方向に移動させる
ことにより、透過光軸角を変えるようになっている。 文献５：特開平６−１１８４７１号 文献６：特開平７−１６８２３５号

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、文献１
に記載された光軸角可変機構には、液体の粘性のため
に、高速応答性が悪く、消費電力が大きいという問題が
あった。また、この光軸角可変機構には、液体が漏れた
り、気圧が低くなると、液体中に泡が発生し、画質が低
下したりするという問題もあった。このため、この光軸
角可変機構は、大口径レンズを用いる放送業務用のビデ
オカメラに用いることが難しかった。

【００１２】また、文献２，３，４に記載された光軸角
可変機構では、２つのレンズの回動中心が光路中に存在
する。このため、この光軸角可変機構では、２つのレン
ズを回動自在に支持する支持機構として、小型の支持機
構が必要になる。しかしながら、この光軸角可変機構で
は、この支持機構として、未だ、小型で、有効な支持機
構が開発されていない。また、この光軸角可変機構に
は、大口径レンズの慣性に対抗して高速応答を実現する
ためには、大電力が必要になるなどの問題があった。こ
のため、この光軸角可変機構も、放送業務用のビデオカ
メラに用いることが難しかった。

【００１３】さらに、文献５，６に記載された光軸角可
変機構においては、従来、レンズを光軸に垂直な方向に
移動可能なように支持する支持機構として、光軸方向に
配設された板ばねなどからなるサスペンションを用いる
ようになっていた。しかしながら、このような構成で
は、大口径レンズを支持する場合、長大なサスペンショ
ンが必要となり、支持機構とビデオカメラの撮像光学系
とが干渉するという問題と、撮像光学系への組付けが難
しいという問題と、サスペンションの駆動制御が難しい
という問題があった。この問題は、レンズの支持機構と
して、直交スライドガイドを用いた支持機構を用いた場
合も生じる。このため、この光軸角可変機構は、放送業
務用のビデオカメラに用いることが難しかった。

【００１４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、光軸角可変機構として、アフォーカ
ル系の光学系を用いた光軸角可変機構を用いる手振れ補
正装置に適用した場合であっても、撮像光学系との干渉
の問題と、撮像光学系への組付けの困難性の問題と、駆
動系の制御の困難性の問題を解決可能な光軸角可変装置
及び振れ補正装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
方が光軸に垂直な方向に移動することより透過光軸角を
変えることが可能な光軸角可変レンズである第１，第２
のレンズを含む光学系と、上記第１のレンズを光軸に垂
直な面内で回動自在に軸支する第１の軸支手段と、上記
第２のレンズを光軸に垂直な面内で、かつ、上記第１の
レンズの回動方向とは異なる方向に回動自在に軸支する
第２の軸支手段と、上記透過光軸角を補正するために、
上記第１，第２のレンズのうち、上記光軸角可変レンズ
である方のレンズを回動駆動する光軸角補正用回動駆動
手段と、この光軸角補正用回動駆動手段によって上記光
軸角可変レンズであるレンズが回動駆動されることより
発生するこのレンズの光軸角可変方向からのずれを打ち
消すために、他方のレンズを回動駆動するずれ打消し用
回動駆動手段とを備えたことを特徴とする。

【００１６】本発明では、透過光軸角の補正要求が発生
すると、第１，第２のレンズのうち、光軸角可変レンズ
であるレンズが光軸角補正用回動手段によって回動駆動
される。これにより、透過光軸角が目標値に設定され
る。但し、この場合、光軸角可変レンズであるレンズ
は、直線運動ではなく、円運動を行う。このため、この
レンズは、目的方向、すなわち、光軸角可変方向からず
れる。このずれを打ち消すために、ずれ打消し用回動駆
動手段により他方のレンズが回動駆動される。これによ
り、光軸角可変レンズであるレンズの光軸角可変方向か
らのずれが打ち消される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態を詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明の振れ補正装置の一実施の
形態の構成を示す図である。なお、図１には、本発明の
振れ補正装置をビデオカメラの手振れ補正装置に適用し
た場合を代表として示す。また、図１には、本実施の形
態の振れ補正装置を備えたビデオカメラ全体の構成を示
す。

【００１９】図１に示すビデオカメラは、被写体像を撮
影するカメラ本体１００と、ビデオカメラの手振れによ
る撮影画像の振れを抑制する手振れ補正装置２００とを
有する。手振れ補正装置２００は、カメラ本体１００に
着脱自在に構成されている。すなわち、手振れ補正装置
２００は、必要に応じて使用可能なアダプタとして構成
されている。

【００２０】カメラ本体１００は、被写体像を電気的な
撮像信号に変換するカメラ部１１０と、このカメラ部１
１０から出力される撮像信号を映像信号に変換する映像
信号処理回路１２０とを有する。カメラ部１１０は、被
写体像を取り込む撮像光学系１１１と、この撮像光学系
１１１により取り込まれた被写体像を電気的な撮像信号
に変換する撮像素子１１２とを有する。ここで、撮像光
学系１１１は、焦点距離を変化させることができるよう
になっている。また、撮像素子１１２は、例えば、電荷
結合素子によって構成されている。

【００２１】なお、カメラ部１１０の撮像構成として
は、単板式の撮像構成であってもよいし、ダイクロック
プリズムやダイクロックミラーを用いた２板式、３板
式、４板式の撮像構成であってもよい。

【００２２】手振れ補正装置２００は、ビデオカメラの
手振れ（向きの変化）の大きさ（撮影光軸の相対的な角
度変位）を検出し、この検出出力に基づいて、透過光軸
角を補正することにより、ビデオカメラの手振れによる
撮影画像の振れを抑制するようになっている。この場
合、手振れの角度変位は、例えば、光軸に垂直で、か
つ、互いに直交する２つの軸を使って検出される。この
軸としては、例えば、ピッチングＰ方向（チルト方向）
の軸と、ヨーイングＹ方向（パン方向）の軸とが用いら
れる。

【００２３】以下、この手振れ補正装置２００の構成を
詳細に説明する。なお、以下の説明では、ピッチングＰ
方向に関連する構成要素の符号には、Ｐを付加し、ヨー
イングＹ方向に関連する構成要素の符号には、Ｙを付加
して説明する。

【００２４】図１に示す手振れ補正装置２００は、光軸
角可変機構等を備えた備えた振れ補正機構２１０と、後
述するレンズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）の回動角の目
標値を演算する演算部２２０と、後述するピッチングＰ
方向の駆動モータ２１３（Ｐ）を回動駆動する駆動回路
２３０（Ｐ）と、後述するヨーイングＹ方向の駆動モー
タ２１３（Ｙ）を回動駆動する駆動回路２３０（Ｙ）と
を有する。演算部２２０は、例えば、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）により構成されている。なお、この演算部２２０
の機能については、後で詳細に説明する。

【００２５】振れ補正機構２１０は、アフォーカル系の
光学系を構成する平凹レンズ２１１（Ｐ）及び平凸レン
ズ２１１（Ｙ）と、平凹レンズ２１１（Ｐ）をその光軸
に垂直な面内で回動自在に軸支する回動軸２１２（Ｐ）
と、平凸レンズ２１１（Ｙ）をその光軸に垂直な面内で
回動自在に軸支する回動軸２１２（Ｙ）とを有する。こ
れらは、光軸角可変機構を構成する。この光軸角可変機
構の構成については、あとで詳細に説明する。

【００２６】また、この振れ補正機構２１０は、平凹レ
ンズ２１１（Ｙ）を回動駆動する駆動モータ２１３
（Ｐ）と、平凸レンズ２１１（Ｙ）を回動駆動する駆動
モータ２１３（Ｙ）と、平凸レンズ２１１（Ｙ）を回動
駆動する駆動モータ２１３（Ｙ）と、平凹レンズ２１１
（Ｐ）の回動角を検出する回動角検出器２１４（Ｐ）
と、平凸レンズ２１１（Ｙ）の回動角を検出するための
回動角検出器２１４（Ｙ）とを有する。

【００２７】また、この振れ補正機構２１０は、ビデオ
カメラの手振れのピッチングＰ方向の単位時間当りの角
度変位（角速度）を検出する振れ検出器２１５（Ｐ）
と、同じく、ヨーイングＹ方向の単位時間当りの角度変
位（角速度）を検出する振れ検出器２１５（Ｙ）とを有
する。これらは、例えば、振動ジャイロなどからなる角
速度センサにより構成されている。

【００２８】また、この振れ補正機構２１０は、レンズ
２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）等を収容する鏡筒筐体２１
６を有する。この鏡筒筐体２１６は、中心軸が撮像光学
系１１１の光軸に一致するように配設されている。この
鏡筒筐体２１６の内部には、レンズ２１１（Ｐ），２１
１（Ｙ）と、回動軸２１２（Ｐ），２１２（Ｙ）と、駆
動モータ２１３（Ｐ），２１３（Ｙ）と、回動角検出器
２１４（Ｐ），２１４（Ｙ）とが収容され、外部には、
振れ検出器２１５（Ｐ），２１５（Ｙ）が取り付けられ
ている。

【００２９】以上は、ビデオカメラ全体の構成である。
ここで、光軸角変換機構の構成と演算部２２０の機能に
ついて説明する。

【００３０】まず、図２を参照しながら、光軸角可変機
構の構成を説明する。ここで、図２は、光軸角可変機構
の構成を示す斜視図である。

【００３１】図２に示すごとく、平凹レンズ２１１
（Ｐ）と平凸レンズ２１１（Ｙ）とは、ほぼ同じ口径
と、ほぼ同じ焦点距離とを有するように構成されてい
る。そして、両レンズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）は、
仮想平面Ａ１を介して微少間隔離れるように対向配置さ
れている。これにより、両レンズ２１１（Ｐ），２１１
（Ｙ）は、全体として、アフォーカル系の光学系を構成
する。

【００３２】この場合、両レンズ２１１（Ｐ），２１１
（Ｙ）は、図１に示すごとく、平面同士が向かい合うよ
うに対向配置されている。また、両レンズ２１１
（Ｐ），２１１（Ｙ）は、同軸光軸Ｂ（図２参照）が撮
像光学系１１１の光軸と一致するように配設されてい
る。これにより、両レンズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）
は同軸光軸Ｂが、イメージエリアの中心に一致するよう
に配設されている。ここで、同軸光軸Ｂとは、両レンズ
２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）の光軸を一致させたときの
光軸をいう。

【００３３】平凹レンズ２１１（Ｐ）は、その外縁に設
けられた軸受け１ａ（Ｐ）を介して回動軸２１２（Ｐ）
に回動自在に軸支されている。この回動軸２１２（Ｐ）
は、平レンズ２１１（Ｐ）の光軸に平行に配設されてい
る。これにより、平凹レンズ２１１（Ｐ）は、光軸に垂
直な面内で回動自在なように軸支されている。

【００３４】平凸レンズ２１１（Ｙ）は、その外縁に設
けられた軸受け１ａ（Ｙ）を介して回動軸２１２（Ｙ）
に回動自在に軸支されている。この回動軸２１２（Ｙ）
は、平凸レンズ２１１（Ｐ）の光軸に平行に配設されて
いる。これにより、平凸レンズ２１１（Ｐ）は、その光
軸に垂直な面内で回動自在なように軸支されている。

【００３５】この場合、回動軸２１２（Ｐ），２１２
（Ｙ）は、回動軸２１２（Ｐ）と同軸光軸Ｂとを含む平
面Ａ２と、回動軸２１２（Ｙ）と同軸光軸Ｂとを含む平
面Ａ３とがほぼ直交するように位置決めされている。こ
れにより、レンズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）は、互い
にほぼ直交する方向に回動する。

【００３６】また、回動軸２１２（Ｐ）は、同軸光軸Ｂ
を通る水平線（ヨーイングＹ方向の直線）Ｃ（Ｙ）上に
位置決めされている。これにより、平凹レンズ２１１
（Ｐ）は、ピッチングＰ方向に沿って回動する。同様
に、回動軸２１２（Ｙ）は、同軸光軸Ｂを通る垂直線
（ピッチングＰ方向の直線）Ｃ（Ｐ）上に位置決めされ
ている。これにより、平凹レンズ２１１（Ｙ）は、ヨー
イングＹ方向に沿って回動する。

【００３７】以上が光軸角可変機構の構成である。な
お、平凹レンズ２１１（Ｐ）の回動軸２１２（Ｐ）に
は、上述した駆動モータ２１３（Ｐ）と回動角検出器２
１４（Ｐ）とが、仮想平面Ａ１側とは反対側から直結さ
れている。同様に、平凸レンズ２１１（Ｙ）の回動軸２
１２（Ｙ）には、上述した駆動モータ２１３（Ｙ）と回
動角検出器２１４（Ｙ）とが、仮想平面Ａ１側とは反対
側から直結されている。

【００３８】次に、演算部２２０の機能について説明す
る。この演算部２２０は、対応する振れ検出器２１５
（Ｐ），２１５（Ｙ）の検出出力に基づいて、レンズ２
１１（Ｐ），２１１（Ｙ）の手振れ補正回動角を演算す
る機能を有する。ここで、手振れ補正回動角とは、手振
れによる画像の振れを抑制するのに必要なレンズ２１１
（Ｐ），２１１（Ｙ）の回動角をいう。

【００３９】また、この演算部２２０は、一方のレンズ
２１１（Ｐ）あるいは２１１（Ｙ）の手振れ補正回動角
に基づいて、他方のレンズ２１１（Ｙ）あるいは２１１
（Ｐ）のずれ打消し回動角を演算する機能を有する。こ
こで、ずれ打消し回動角とは、レンズ２１１（Ｐ），２
１１（Ｙ）を手振れ補正回動角だけ回動させることによ
って発生するこのレンズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）の
光軸角可変方向からのずれを打ち消すための回動角をい
う。なお、光軸角可変方向とは、平凹レンズ２１１
（Ｐ）の場合、ピッチングＰ方向であり、平凸レンズ２
１１（Ｙ）の場合、ヨーイングＹ方向である。

【００４０】また、演算部２２０は、レンズ２１１
（Ｐ），２１１（Ｙ）の要求回動角を演算する機能を有
する。ここで、要求回動角とは、レンズ２１１（Ｐ），
２１１（Ｙ）を現在の回動角（以下「姿勢回動角」とい
う。）から実際に回動しなければならない回動角をい
う。この要求回動角は、手振れ補正回動角とずれ打消し
回動角との和から姿勢回動角を引くことにより求められ
る。以上が、演算部２２０の機能である。

【００４１】上記構成において、動作を説明する。

【００４２】まず、ビデオカメラの撮像動作を説明す
る。図１において、被写体像は、レンズ２１１（Ｐ），
２１１（Ｙ）と、撮像光学系１１１を介して撮像素子１
１２上に結ばれる。撮像素子１１２上に結ばれた被写体
像は、この撮像素子１１２により、電気的な撮像信号に
変換される。この撮像信号は、映像信号処理回路１２０
に供給され、映像信号に変換される。この映像信号は、
例えば、図示しない記録・再生部に供給され、磁気テー
プに記録される。以上が、ビデオカメラの撮像動作であ
る。

【００４３】次に、手振れ補正装置２００の手振れ補正
動作を説明する。ここで、この手振れ補正装置２００の
全体的な動作を説明する前に、この全体的な動作を分か
りやすくするために、光軸角可変機構の動作と、この機
構が持つ問題及びその解決方法とを説明する。

【００４４】まず、光軸角可変機構の動作を説明する。
図３乃至図５は、レンズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）の
回動を示す図である。なお、図３乃至図５は、レンズ２
１１（Ｐ），２１１（Ｙ）を、例えば、ビデオカメラの
前方から見た正面図である。ここで、図３は、平凹レン
ズ２１１（Ｐ）の回動軌跡を示し、図４は、平凸レンズ
２１１（Ｙ）の回動軌跡を示し、図５は、レンズ２１１
（Ｐ），２１１（Ｙ）の回動軌跡を重ねた状態を示す。

【００４５】図３に示すごとく、平凹レンズ２１１
（１）は、回動軸２１２（Ｐ）を通る水平線Ｃ（Ｙ）を
中心にして回動する。図には、平凹レンズ２１１（１）
が、水平線Ｃ１を中心にして、正側（例えば、図中、上
側）あるいは負側（例えば、図中、下側）に角度θだけ
回動した状態を示す。

【００４６】ここで、手振れによるビデオカメラのピッ
チングＰ方向の角度変位は、通常、±０．３度程度であ
る。したがって、この手振れを補正するのに必要な平凹
レンズ２２１（Ｐ）の回動角は小さいもので済む。これ
により、平凹レンズ２２１（Ｐ）の回動軌跡は、概ねピ
ッチングＰ方向に沿ったものとなる。その結果、透過光
軸角は概ねピッチングＰ方向に沿って変位させられるこ
とになる。

【００４７】また、図４に示すごとく、平凸レンズ２１
１（Ｙ）は、回動軸２１２（Ｙ）を通る垂直線Ｃ（Ｐ）
を中心にして回動する。図には、平凹レンズ２１１
（１）が、垂直線Ｃ（Ｐ）を中心にして、正側（例え
ば、図中、上側）あるいは負側（例えば、図中、下側）
に角度θだけ回動した状態を示す。

【００４８】ここで、手振れによるビデオカメラのヨー
イングＹ方向の角度変位は、通常、±０．３度程度であ
る。したがって、この手振れを補正するのに必要な平凸
レンズ２２１（Ｙ）の回動角は小さいもので済む。これ
により、平凸レンズ２２１（Ｙ）の回動軌跡は、概ねヨ
ーイングＹ方向に沿ったものとなる。その結果、透過光
軸角は概ねヨーイングＹ方向に沿って変位させられるこ
とになる。

【００４９】以上から、図５に示すごとく、平凹レンズ
２１１（Ｐ）の回動軌跡と平凸レンズ２１１（Ｙ）の回
動軌跡とを重ねると、２次元的に角度変位可能な頂角可
変プリズムと同様に、透過光軸角を直交２軸で規定され
る全方向に変位させることができる。

【００５０】図６は、透過光軸角をピッチングＰ方向の
正側に変位させた状態の一例を示す図である。

【００５１】今、レンズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）
は、光軸が一致する位置にあるものとする。この状態
で、平凹レンズ２１１（Ｐ）に、その光軸に平行な被写
体光などの光線が入射すると、この平凹レンズ２１１
（Ｐ）の焦点Ｆに虚像が形成される。これにより、この
平凹レンズ２１１（Ｐ）からは、その焦点Ｆを虚光源と
して発散光が出射される。この発散光は、平凹レンズ２
１１（Ｐ）と焦点距離が同じ平凸レンズ２１１（Ｙ）に
入射される。これにより、この平凸レンズ２１１（Ｙ）
からは、上記虚光源を焦点Ｆの光源として、平行光が出
射される。

【００５２】この状態で、図６に示すごとく、平凹レン
ズ２１１（Ｐ）をピッチングＰ方向の負側に距離ｙだけ
変位させると、透過光軸角がピッチングＰ方向の正側に
αだけ変位させられる。これにより、平凸レンズ２１１
（Ｙ）からは、図６に示すごとく、入射光の光軸より角
度αだけ変位された平行光が出射される。

【００５３】この場合、角度αは、レンズ２１１
（Ｐ），２１１（Ｙ）の焦点距離をｆとすると、次式
（１）で表される。 α＝ｔａｎ^-1（ｙ／ｆ） …（１）

【００５４】なお、詳細な説明は省略するが、平凹レン
ズ２１１（Ｐ）をピッチングＰ方向の正側に変位させた
場合は、透過光軸角をピッチングＰ方向の負側に変位さ
せることができる。また、平凸レンズ２１１（Ｙ）をヨ
ーイングＹ方向の正側あるいは負側に変位させた場合
は、透過光軸角をヨーイングＹ方向の負側あるいは正側
に変位させることができる。

【００５５】このように、レンズ２１１（Ｐ），２１１
（Ｙ）を回動させることにより、透過光軸角を直交２軸
で規定される全方向に補正することができる。これによ
り、手振れによる撮像画像の振れを抑制することができ
る。以上が光軸角可変機構の動作である。

【００５６】次に、この光軸角可変機構の持つ問題及び
その解決方法を説明する。レンズ２１１（Ｐ），２１１
（Ｙ）を光軸角可変方向に沿って回動させると、確か
に、手振れによる撮像画像の振れを抑制することができ
る。

【００５７】しかしながら、この場合、レンズ２１１
（Ｐ），２１１（Ｙ）は、光軸角可変方向と直交する方
向にも少しずれる。これにより、手振れによる撮影画像
の振れの方向とは、直交する方向に撮影画像が振れる。
したがって、透過光軸角を補正するために、レンズ２１
１（Ｐ），２１１（Ｙ）を回動させた場合は、この回動
によって発生するレンズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）の
ずれ（以下「直交方向誤差」という）を打ち消す必要が
ある。

【００５８】そこで、本実施の形態では、透過光軸角を
補正するために、一方のレンズ２１１（Ｐ）あるいは２
１１（Ｙ）を回動させた場合は、この回動量に応じて、
他方のレンズ２１１（Ｙ）あるいは２１１（Ｐ）を回動
させることにより、直交方向誤差を打ち消すようになっ
ている。

【００５９】以下、これを、図７乃至図９を参照しなが
ら詳細に説明する。図７は、平凹レンズ２１１（Ｐ）を
ピッチングＰ方向の正側にθだけ回動させた状態を示
す。この場合、平凹レンズ２１１（Ｐ）の中心点Ｄ
（Ｐ）は、図８に示すごとく、ピッチングＰ方向の正側
にｙだけ移動するとともに、ヨーイングＹ方向の負側に
もΔｘだけ移動する。

【００６０】この場合、ｙ，Δｘは、平凹レンズ２１１
（Ｐ）の半径をｒとすると、それぞれ次式（２），
（３）で表される。 ｙ＝ｒ・ｓｉｎθ …（２） Δｘ＝ｙ・ｔａｎθ ＝ｒ・ｓｉｎθ・ｔａｎθ …（３）

【００６１】ここで、Δｘは、直交方向誤差に相当す
る。この直交方向誤差Δｘの発生により、撮像画像がヨ
ーイングＹ方向の正側に振れる。

【００６２】この問題に対処するために、本実施の形態
では、図９に示すように、平凸レンズ２１１（Ｐ）の中
心点Ｄ（Ｙ）をヨーイングＹ方向の負側に角度ψだけ回
動させることにより、垂直方向誤差Δｘを打ち消すよう
になっている。この場合、角度ψは、次式（４）より次
式（５）で表される。 ｓｉｎψ＝ｘ／ｒ ＝ｓｉｎθ・ｔａｎθ …（４） ψ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎθ・ｔａｎθ） …（５）

【００６３】なお、平凸レンズ２１１（Ｐ）をヨーイン
グＹ方向の負側に角度ψだけ回動させることにより、平
凸レンズ２１１（Ｐ）は、ヨーイングＹ方向の負側だけ
でなく、ピッチングＰ方向の負側にもΔｙだけずれる。
これにより、撮像画像がピッチングＰ方向の正側に振れ
る。

【００６４】しかしながら、この直交方向誤差Δｙは極
めて小さい。例えば、直交方向誤差Δｘは、ｙの１００
分の１程度であり、直交方向誤差Δｙは、さらに、その
１００分の１程度である。したがって、この誤差Δｙに
よる撮影画像の振れは視覚上ほとんど問題にならない。
そこで、本実施の形態では、この直交方向誤差Δｙの打
消しは行わないようにしている。

【００６５】なお、詳細な説明は省略するが、上述した
ような問題は、平凹レンズ２１１（Ｐ）をピッチングＰ
方向の正側に回動させた場合だけでなく、負側に回動さ
せた場合も生じる。この場合は、平凸レンズ２１１
（Ｙ）をヨーイングＹ方向の正側に回動させればよい。
また、このような問題は、平凸レンズ２１１（Ｙ）をヨ
ーイングＹ方向に回動させた場合も生じる。この場合
は、平凹レンズ２１１（Ｐ）をピッチングＰ方向に回動
させればよい。以上が、光軸角可変機構の問題とその解
決方法である。

【００６６】次に、手振れ補正装置２００の全体的な動
作を説明する。手振れがない場合、レンズ２１１
（Ｐ），２１１（Ｙ）は、光軸がイメージエリアの中心
に一致するように位置決めされている。この状態で、手
振れが発生すると、この振れの角度変位が振れ検出器２
１５（Ｐ），２１５（Ｙ）により検出される。この場
合、振れのピッチングＰ方向の角度変位Ｐｓは振れ検出
器２１５（Ｐ）で検出され、ヨーイングＹ方向の角度変
位Ｙｓは振れ検出器２１５（Ｙ）で検出される。これに
より、ビデオカメラの全方向に渡る振れが直交する２軸
方向の成分として検出される。

【００６７】この検出出力は、演算部２２０に供給され
る。この演算部２２０には、さらに、回動角検出器２１
４（Ｐ），２１４（Ｙ）の検出出力が供給される。演算
部２２２０は、これら複数の検出出力の基づいて、レン
ズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）の要求回動角を演算す
る。各要求回動角を示すデータは、それぞれ駆動回路２
３０（Ｐ），２３０（Ｙ）に供給される。これにより、
駆動モータ２１３（Ｐ），２１３（Ｙ）が回転駆動され
る。その結果、レンズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）が要
求回動角だけ回動駆動される。これにより、透過光軸角
が目標値に補正される。その結果、手振れにより撮像画
像の振れが抑制されるとともに、直交方向誤差による撮
像画像の振れが抑制される。以上が、手振れ補正装置２
００の全体的な動作である。

【００６８】次に、図１０を参照しながら、演算部２２
０の動作を詳細に説明する。なお、図１０は、演算部２
２０の処理を示すフローチャートである。手振れ補正装
置２００の駆動制御系（演算部２２０，駆動回路２３０
（Ｐ），２３０（Ｙ），駆動モータ２１３（Ｐ），２１
３（Ｙ）からなる部分）は、メインスイッチ（図示せ
ず）の投入により起動し、切断により終了状態となる。
そして、図１０の処理は、手振れ補正装置２００の電源
スイッチ（図示せず）が投入されることにより開始さ
れ、この電源スイッチが遮断されることにより終了す
る。

【００６９】この処理においては、演算部２２０は、ま
ず、振れ検出器２１５（Ｐ），２１５（Ｙ）の検出出力
を取り込む（ステップＳ１０１）。これにより、ビデオ
カメラのピッチングＰ方向の振れの角度変位Ｐｓと、ヨ
ーイングＹ方向の振れの角度変位Ｙｓとが取り込まれ
る。

【００７０】次に、演算部２２０は、ピッチングＰ方向
の振れの角度変位Ｐｓに基づいて、平凹レンズ２２１
（Ｐ）の手振れ補正回動角θｐを演算する（ステップＳ
１０２）。これとともに、演算部２２０は、ヨーイング
Ｙ方向の振れの角度変位Ｙｓに基づいて、平凸レンズ２
２１（Ｙ）の手振れ補正回動角ψｙを演算する（ステッ
プＳ１０２）。

【００７１】次に、演算部２２０は、平凹レンズ２２１
（Ｐ）の手振れ補正回動角θｐに基づいて、このレンズ
２２１（Ｐ）の直交方向誤差Δｘを打つ消すための平凸
レンズ２２１（Ｙ）のずれ打消し回動角Δψｙを演算す
る（ステップＳ１０３）。このずれ打消し回動角Δψｙ
は、次式（６）で表される。 Δψｙ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎθ・ｔａｎθ） …（６）

【００７２】これとともに、演算部２２０は、平凸レン
ズ２２１（Ｙ）の手振れ補正回動角ψｙに基づいて、こ
の平凸レンズ２１１（Ｙ）の直交方向誤差Δｙを打ち消
すための平凹レンズ２２１（Ｐ）のずれ打消し回動角Δ
θｐを演算する（ステップＳ１０３）。このずれ打消し
回動角Δθｐは、次式（７）で表される。 Δθｐ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎψ・ｔａｎψ） …（７）

【００７３】次に、演算部２２０は、平凹レンズ２２１
（Ｐ）の回動角θｐ，Δθｐを加算して、平凹レンズ２
２１（Ｐ）の総合回動角θｐ＋Δθｐを演算する（ステ
ップＳ１０４）。これとともに、演算部２２０は、平凸
レンズ２２１（Ｙ）の回動角ψｐ，Δψｐを加算して、
平凸レンズ２２１（Ｙ）の総合回動角ψｐ＋Δψｐを演
算する（ステップＳ１０４）。

【００７４】次に、演算部２２０は、振れ検出器２１５
（Ｐ），２１５（Ｙ）の検出信号を取り込む（ステップ
Ｓ１０５）。これにより、レンズ２１１（Ｐ），２１１
（Ｙ）の姿勢回動角θ０，ψ０が取り込まれる。

【００７５】次に、演算部２２０は、平凹レンズ２２１
（Ｐ）の総合回動角θｐ＋Δθｐから平凹レンズ２２１
（Ｐ）の姿勢回動角θ０を引いて、平凹レンズ２２１
（Ｐ）の要求回動角（θｐ＋Δθｐ）−θ０を演算し、
この演算結果をピッチングＰ方向の駆動回路２３０
（Ｐ）に供給する（ステップＳ１０６）。これにより、
平凹レンズ２２１（Ｐ）が回動駆動され、その回動角が
目標値（手振れ補正回動角θｐ）に設定される。

【００７６】これとともに、演算部２２０は、平凸レン
ズ２２１（Ｙ）の総合回動角ψｙ＋Δψｙから平凸レン
ズ２２１（Ｙ）の姿勢回動角θ０を引いて、平凸レンズ
２２１（Ｙ）の要求回動角（ψｙ＋Δψｙ）−ψ０を演
算し、この演算結果をヨ々イングＹ方向の駆動回路２３
０（Ｙ）に供給する（ステップＳ１０６）。これによ
り、平凸レンズ２２１（Ｙ）が回動駆動され、その回動
角が目標値（手振れ補正回動角ψｙ）に設定される。

【００７７】以上により、透過光軸角が目標値に補正さ
れる。その結果、手振れによる撮影画像の振れが抑制さ
れるとともに、レンズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）の直
交方向誤差Δｘ，Δｙによる撮影画像の振れが抑制され
る。

【００７８】ステップＳ１０６の処理が終了すると、１
回分の補正動作が終了する。このあと、演算部２２０
は、再び、ステップＳ１０１から処理を実行する。以
下、同様に、１回分の補正動作が終了するたびに、上述
した動作が繰り返される。そして、この動作は、上記の
ごとく、電源スイッチが遮断状態に設定された時点で終
了する。

【００７９】以上詳述した本実施の形態によれば、レン
ズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）を光軸角可変方向に移動
可能なように支持する支持機構として、レンズ２１１
（Ｐ），２１１（Ｙ）を光軸に垂直名面内で回動自在に
軸支する軸支機構を用いるようにしたので、この支持機
構を小型化することができる。これにより、光軸角可変
機構と撮像光学系１１１との干渉を防止することができ
るとともに、光軸角可変機構の撮像光学系１１１への組
付けを容易にすることができる。

【００８０】また、このような構成によれば、レンズ２
１１（Ｐ），２１１（Ｙ）を回動させるだけで、レンズ
２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）を光軸角可変方向に移動さ
せることができるので、レンズ２１１（Ｐ），２１１
（Ｙ）を光軸角可変方向に移動させるための駆動制御を
簡単化することができる。

【００８１】さらに、このような構成によれば、レンズ
２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）の荷重を回動軸２１２
（Ｐ），２１２（Ｙ）で受けることができるので、レン
ズ２１１（Ｐ），２１１（Ｙ）の円滑な揺動を実現する
ことができる。これにより、高速応答、省電力化を図る
ことができる。

【００８２】また、本実施の形態によれば、一方のレン
ズ２１１（Ｐ）あるいは２１２（Ｙ）を手振れ補正回動
角分回動させることによって発生する直交方向誤差を、
他方のレンズ２１１（Ｙ）あるいは２１１（Ｐ）の回動
によって打ち消すようにしたので、直交方向誤差による
撮影画像の振れを抑制することができる。

【００８３】以上、本発明の一実施の形態を詳細に説明
したが、本実施の形態は、上述したような実施の形態に
限定されるものではない。

【００８４】例えば、先の実施の形態では、手振れ補正
装置２００全体をアダプタとして構成する場合を説明し
た。しかしながら、本発明では、その一部をアダプタと
して構成するようにしてもよい。例えば、演算部２２０
や駆動回路２３０（Ｙ），２３０（Ｐ）は、カメラ本体
１００に組み込んでおき、手振れ補正機構２１０のみを
アダプタとして構成するようにしてもよい。

【００８５】また、先の実施の形態では、手振れ補正装
置２００をアダプタとして構成する場合を説明した。し
かしながら、本発明では、これをビデオカメラに内蔵す
るようにしてもよい。この場合、本発明では、レンズ２
１１（Ｐ），２１１（Ｙ）の支持機構が小型であるた
め、この内蔵が容易となる。

【００８６】また、先の実施の形態では、本発明を、光
学系として、１つの凹レンズと１つの凸レンズとからな
るアフォーカル系の光学系を有する手振れ補正装置に適
用する場合を説明した。しかしながら、本発明は、複数
の凹レンズと複数の凸レンズとからなるアフォーカル系
の光学系を有する手振れ補正装置にも適用することがで
きる。

【００８７】また、先の実施の形態では、本発明を、凹
レンズと凸レンズを直交する方向に移動させる手振れ補
正装置に適用する場合を説明した。しかしながら、本発
明は、両者を異なる方向に移動させる手振れ補正装置一
般に適用することができる。

【００８８】また、先の実施の形態では、本発明を、光
軸角可変レンズとして、２つのレンズを有する手振れ補
正装置に適用する場合を説明した。しかしながら、本発
明は、光軸角可変レンズとして、１つのレンズを有する
手振れ補正装置にも適用可能である。すなわち、１軸方
向の振れのみを補正するような手振れ補正装置にも適用
することができる。

【００８９】また、先の実施の形態では、本発明を、光
学系として、アフォーカル系の光学系を有する手振れ補
正装置に適用する場合を説明した。しかしながら、本発
明は、レンズを光軸に垂直な方向に移動させることによ
り、透過光軸角を変えることが可能な光学系を有する手
振れ補正装置一般に適用することができる。

【００９０】また、先の実施の形態では、本発明を、ビ
デオカメラの手振れ補正装置に適用する場合を説明し
た。しかしながら、本発明は、ビデオカメラ以外の光学
システムの手振れ補正装置にも適用することができる。
例えば、電子スチルカメラの手振れ補正装置にも適用す
ることができる。

【００９１】また、先の実施の形態では、本発明を、手
振れ補正装置に適用する場合を説明した。しかしなが
ら、本発明は、手振れ以外の振れによる画像の振れを抑
制する振れ補正装置にも適用することができる。したが
って、本発明は、映画用の撮影機や映写機のように、三
脚に固定して使用するような光学システムの振れ補正装
置にも適用することができる。このような光学システム
であっても、外部から加わる振動により、画像の振れが
発生する場合があるからである。

【００９２】また、以上の説明では、本発明を、振れを
補正するために、透過光軸角を補正する振れ補正装置に
適用する場合を説明した。しかしながら、本発明は、透
過光軸角を積極的に変えるような装置にも適用すること
ができる。

【００９３】このほかにも、本発明は、その要旨を逸脱
しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論であ
る。

【００９４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の光軸角可変
装置及び振れ補正装置によれば、光軸角可変レンズを光
軸角可変方向に移動可能なように支持する支持機構とし
て、光軸角可変レンズをその光軸に回動自在に軸支する
軸支機構を用いるようにしたので、この支持機構を小型
化することができる。

【００９５】これにより、光軸角可変機構と撮像光学系
との干渉を防止することができるとともに、光軸角可変
機構の撮像光学系への組付けを容易にすることができ
る。

【００９６】また、このような構成によれば、光軸角可
変レンズを回動させるだけで、光軸角可変レンズを光軸
角可変方向に移動させることができるので、光軸角可変
レンズの駆動制御を簡単化することができる。

【００９７】さらに、このような構成によれば、光軸角
可変レンズの荷重を回動軸で受けることができるので、
このレンズの円滑な揺動を実現することができる。これ
により、高速応答、省電力化を図ることができる。

【００９８】また、本発明の光軸角可変装置及び振れ補
正装置によれば、光軸角可変レンズの回動によって発生
するこのレンズの光軸角可変方向からのずれを、このレ
ンズ以外のレンズの回動によって打ち消すようにしたの
で、光軸角可変レンズが光軸角可変方向からずれること
による画像の振れを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の構成を示すブロック図
である。

【図２】一実施の形態の光軸角可変機構の構成を示す斜
視図である。

【図３】一実施の形態の平凹レンズの回動軌跡を示す図
である。

【図４】一実施の形態の平凸レンズの回動軌跡を示す図
である。

【図５】一実施の形態の平凹レンズと平凸レンズの回動
軌跡の合成を示す図である。

【図６】一実施の形態の光軸角可変機構の動作を説明す
るための図である。

【図７】一実施の形態の光軸角可変機構の動作を説明す
るための図である。

【図８】一実施の形態の光軸角可変機構の動作を説明す
るための図である。

【図９】一実施の形態の光軸角可変機構の動作を説明す
るための図である。

【図１０】一実施の形態の演算部の動作を説明するため
のフローチャートである。

【符号の説明】

１００…カメラ本体、１１０…撮像部１１０、１１１…
撮像光学系、１１２…撮像素子、１２０…映像信号処理
回路、２００…手振れ補正装置、２１０…振れ補正機
構、２２０…演算部、２３０（Ｐ），２３０（Ｙ）…駆
動回路、２１１（Ｐ）…平凹レンズ、２１１（Ｙ）…平
凸レンズ、２１２（Ｐ），２１２（Ｙ）…回動軸、２１
３（Ｐ），２１３（Ｙ）…駆動モータ、２１４（Ｐ），
２１４（Ｙ）…回動角検出器、２１５（Ｐ），２１５
（Ｙ）…振れ検出器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方が光軸に垂直な方向に移
   動することより透過光軸角を変えることが可能な光軸角
   可変レンズである第１，第２のレンズを含む光学系と、 前記第１のレンズを光軸に垂直な面内で回動自在に軸支
   する第１の軸支手段と、 前記第２のレンズを光軸に垂直な面内で、かつ、前記第
   １のレンズの回動方向とは異なる方向に回動自在に軸支
   する第２の軸支手段と、 前記透過光軸角を補正するために、前記第１，第２のレ
   ンズのうち、前記光軸角可変レンズであるレンズを回動
   駆動する光軸角補正用回動駆動手段と、 この光軸角補正用回動駆動手段によって前記光軸角可変
   レンズであるレンズが回動駆動されることより発生する
   このレンズの光軸角可変方向からのずれを打ち消すため
   に、他方のレンズを回動駆動するずれ打消し用回動駆動
   手段とを備えたことを特徴とする光軸角可変装置。
2. 【請求項２】 前記第１，第２のレンズは、いずれも前
   記光軸角可変レンズであり、 前記光軸角補正用回動駆動手段は、 前記透過光軸角を補正するために、前記第１のレンズを
   回動駆動する第１の光軸角補正用回動駆動手段と、 前記透過光軸角を補正するために、前記第２のレンズを
   回動駆動する第２の光軸角補正用回動駆動手段とを備
   え、 前記ずれ打消し用回動駆動手段は、 前記第１のレンズが前記第１の光軸角補正用回動駆動手
   段によって回動駆動されることにより発生するこのレン
   ズの光軸角可変方向からのずれを打ち消すために、前記
   第２のレンズを回動駆動する第１のずれ打消し用回動駆
   動手段と、 前記第２のレンズが前記第２の光軸角補正用回動駆動手
   段によって回動駆動されることにより発生するこのレン
   ズの光軸角可変方向からのずれを打ち消すために、前記
   第１のレンズを回動駆動する第２のずれ打消し用回動駆
   動手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の光軸
   角可変装置。
3. 【請求項３】 前記第１のレンズは凹レンズであり、前
   記第２のレンズは凸レンズであり、前記光学系は、前記
   凹レンズと前記凸レンズとを組み合わせることにより得
   られるアフォ−カル系の光学系であることを特徴とする
   請求項１記載の光軸角可変装置。
4. 【請求項４】 前記第１の方向と前記第２の方向とは互
   いに直交する方向であることを特徴とする請求項１記載
   の光軸角可変装置。
5. 【請求項５】 光学システムの振れによる画像の振れを
   抑制する振れ補正装置において、 少なくとも一方が光軸に垂直な方向に移動することより
   透過光軸角を変えることが可能な光軸角可変レンズであ
   る第１，第２のレンズを含む光学系と、 前記第１のレンズを光軸に垂直な面内で回動自在に軸支
   する第１の軸支手段と、 前記第２のレンズを光軸に垂直な面内で、かつ、前記第
   １のレンズの回動方向とは異なる方向に回動自在に軸支
   する第２の軸支手段と、 前記光学システムの振れを検出する振れ検出手段と、 前記光学システムの振れによる画像の振れを抑制するた
   めに、前記振れ検出手段の検出出力に基づいて、前記第
   １，第２のレンズのうち、前記光軸角可変レンズである
   レンズを回動駆動する光軸角補正用回動駆動手段と、 この光軸角補正用回動駆動手段によって前記光軸角可変
   レンズであるレンズが回動駆動されることより発生する
   このレンズの光軸角可変方向からのずれを打ち消すため
   に、他方のレンズを回動駆動するずれ打消し用回動駆動
   手段とを備えたことを特徴とする振れ補正装置。
6. 【請求項６】 少なくとも一部が前記光学システムに着
   脱自在なアダプタとして構成されていることを特徴とす
   る請求項５記載の振れ補正装置。