JPH10186435A - Camera shake correcting device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correct the deviation of one lens when the other lens is rotated. SOLUTION: An apex angle variable prism 2 consisting of spherical lenses 3 and 4 is provided in the front of an optical system. The shake in two axial directions orthogonal to the optical axis of an image pickup device is detected by sensors 203 and 204 and the rotational angle of the lens 3 is adjusted according to output from the sensor. At such a time, the rotational angle of the other lens 4 is corrected by utilizing the output from the sensor. When the lens does not move at all, Dx=Dy=0, and when a camera main body is deviated in an x-axis direction by camera shake, a signal Lx is obtained and the lens 3 is rotated according to a signal Sx to correct the deviation. When the lens 3 is rotated by ϕ, a rotational angle correcting signal Δθy is calculated according to an encoding signal θx at that time, and the lens 4 is rotated by adding Δθy(Sy=Δθy). In the case the lens 4 has been already rotated, it is corrected by a difference between them (Δϕy-Dy). When the camera shake also occurs in a y-axis direction, the signal becomes the signal Sy to which the signal Ly is added (Ly-Dy+Δθy).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、２枚の球面レンズ
をその球面同士が互いに対向するようにして配置されて
構成されたダブレット型頂角可変プリズムを使用した手
振れ補正装置に関する。詳しくは、平凹と平凸２枚のレ
ンズの各球面中心を中心として微小回転してプリズムの
頂角を可変することによってその光軸を可変できるよう
にすると共に、レンズ外縁付近の１点とレンズ球面中心
とを通る直線上にレンズの回転軸を選んだときに発生す
る２レンズ間における回転角のズレを補正できるように
したものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image stabilizing apparatus using a doublet type variable apex angle prism in which two spherical lenses are arranged such that their spherical surfaces face each other. More specifically, the optical axis of the prism can be varied by slightly rotating the center of each spherical surface of the plano-concave and plano-convex lenses around the center of the spherical surface, and the optical axis can be varied. This is to correct the deviation of the rotation angle between the two lenses, which occurs when the rotation axis of the lens is selected on a straight line passing through the center of the lens spherical surface.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、テレビカメラ撮影時にカメラに伝
わる振動（手振れ）により撮影画像が揺れることを抑制
するため手振れ補正装置が設けられている。これは、テ
レビカメラ内にカメラ本体の角度姿勢を検知する検出セ
ンサ（角速度検出センサや加速度検出センサなど）を取
り付け、その出力に応じてカメラ撮影レンズの光路に配
置された可変プリズム（手振れ補正装置）の頂角を可変
して光軸を傾けることによって、カメラ本体の揺動によ
る画像の揺れをキャンセルするようにしたものである。2. Description of the Related Art In recent years, a camera shake correction device has been provided to suppress a shake of a shot image due to vibration (camera shake) transmitted to a camera at the time of shooting with a television camera. This is achieved by mounting a detection sensor (angular velocity detection sensor, acceleration detection sensor, etc.) for detecting the angle and posture of the camera body in the TV camera, and according to the output, a variable prism (camera shake correction device) By changing the apex angle of (1) and tilting the optical axis, the shaking of the image due to the shaking of the camera body is canceled.

【０００３】このような手振れ補正装置としては例えば
「特開昭６１‐２６９５７２号公報」などが知られてい
る。この手振れ補正装置として使用されている頂角可変
プリズムは、レンズ光軸内に特殊な液体を板ガラスで挟
んで封入し、一方の板ガラスの角度姿勢を変えることで
プリズムの頂角を変化させ、これにより光軸をカメラの
揺れた角度だけ補正するようにしたものである。As such a camera shake correction apparatus, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-269572 is known. The vertical angle variable prism used as this camera shake correction device encloses a special liquid in the lens optical axis by sandwiching it with a plate glass, and changes the vertical angle of the prism by changing the angle posture of one of the glass plates. In this way, the optical axis is corrected by the angle at which the camera shakes.

【０００４】このような液体封入型の頂角可変プリズム
では、板ガラスとこれを結合する蛇腹の間に液体が封入
されているため、坂ガラスの角度を変えるとき、封入液
体が粘性抵抗として働き、高速の振れ追従をさせにくい
という欠点がある。In such a liquid-encapsulated variable-angle prism, liquid is sealed between the plate glass and the bellows connecting the plate glass, so that when the angle of the slope glass is changed, the sealed liquid acts as viscous resistance, There is a disadvantage that it is difficult to follow a high-speed shake.

【０００５】この問題を解決する手段として、一対の球
面レンズを組み合わせたダブレット型頂角可変プリズム
が考えられる。図６を参照してこの頂角可変プリズムの
原理を説明する。As a means for solving this problem, a doublet type variable apex angle prism combining a pair of spherical lenses can be considered. The principle of the variable apex angle prism will be described with reference to FIG.

【０００６】同図Ａに示すクサビ形プリズム１は屈折率
ｎ、頂角αであり、このクサビ形プリズム１では入射光
軸Ｆに対して出射光軸Ｆ１ に屈折角θが発生する。屈
折角θと頂角αの関係は、 θ＝（ｎ−１）α ・・・・（１） で表わされる。A wedge-shaped prism 1 shown in FIG. 1A has a refractive index n and an apex angle α. In this wedge-shaped prism 1, a refraction angle θ is generated on an outgoing optical axis F1 with respect to an incident optical axis F. The relationship between the refraction angle θ and the apex angle α is represented by θ = (n−1) α (1).

【０００７】これに対してこの発明が適用される頂角可
変プリズム２は同図Ｂに示すように、一対の球面レンズ
本例では平凹球面レンズ３と平凸球面レンズ４で構成さ
れ、それらの球面３ａ、４ａ間に僅かな隙間５を保って
対向させる。平凹レンズ３と平凸レンズ４の屈折率ｎ及
び球面３ａ、４ａの曲率半径は略等しくなされている。On the other hand, the apex angle variable prism 2 to which the present invention is applied is constituted by a pair of spherical lenses, in this example, a plano-concave spherical lens 3 and a plano-convex spherical lens 4, as shown in FIG. Are opposed to each other with a slight gap 5 kept between the spherical surfaces 3a, 4a. The refractive index n of the plano-concave lens 3 and the plano-convex lens 4 and the radii of curvature of the spherical surfaces 3a, 4a are substantially equal.

【０００８】この頂角可変プリズム２は、同図Ｂに点線
で示すように、平凹レンズ３と平凸レンズ４の平面３
ｂ、４ｂが光軸Ｆに対して直角のときには光は屈折しな
い。しかし実線で示すように、平凹レンズ３と平凸レン
ズ４とをこれらの球面３ａ、４ａに沿って相対的に矢印
ｘ方向に回転させて、これらの平面３ｂ、４ｂ間に頂角
αを形成すると、クサビ形プリズム１と同等に式（１）
により入射光軸Ｆに対する出射光軸Ｆ１が発生する。As shown by a dotted line in FIG. 1B, the apex angle variable prism 2 has a plane 3 of a plano-concave lens 3 and a plano-convex lens 4.
When b and 4b are perpendicular to the optical axis F, the light is not refracted. However, as shown by the solid line, when the plano-concave lens 3 and the plano-convex lens 4 are relatively rotated in the direction of the arrow x along the spherical surfaces 3a, 4a to form a vertex angle α between the planes 3b, 4b. Equation (1) equivalent to wedge-shaped prism 1
As a result, an output optical axis F1 with respect to the incident optical axis F is generated.

【０００９】平凹レンズ３と平凸レンズ４の球面３ａ、
４ａに沿った相対的な回転方向を直角２軸方向とし、そ
の回転角を自在に制御することにより、出射光軸Ｆ１の
屈折方向及び屈折角θを上下左右、何れの方向にも自在
に可変することができる。したがってこの頂角可変プリ
ズム２をビデオカメラ本体に取り付けて手振れ補正装置
に適用すれば画面の揺れを補正できる。The spherical surface 3a of the plano-concave lens 3 and the plano-convex lens 4
By making the relative rotation direction along 4a a biaxial right-angle direction and freely controlling the rotation angle, the refraction direction and refraction angle θ of the output optical axis F1 can be freely changed in any direction, up, down, left and right. can do. Therefore, if the apex angle variable prism 2 is attached to a video camera body and applied to a camera shake correction device, the screen shake can be corrected.

【００１０】ところで、この可変頂角プリズム２を構成
する一対の球面レンズ３、４は互いの面を傷つけること
なく摺動させなければならないが、この場合には各々の
球面レンズの回転中心としてレンズ球面中心を通りレン
ズ光軸（ぶれを補正する元の光学系の光軸）に垂直な面
内に直交する２つの回転軸をとるのではなく、レンズ球
面中心と各々の球面レンズの外縁付近の１点を通る直線
上に回転軸をとる方法が考えられる。Incidentally, the pair of spherical lenses 3 and 4 constituting the variable apex angle prism 2 must be slid without damaging each other. In this case, the lens is used as the center of rotation of each spherical lens. Instead of taking two rotation axes perpendicular to the plane passing through the center of the spherical surface and perpendicular to the lens optical axis (the optical axis of the original optical system for correcting the blur), the center of the lens spherical surface and the vicinity of the outer edge of each spherical lens are not taken. A method of setting the rotation axis on a straight line passing through one point is conceivable.

【００１１】図７はその案内方法を示す断面図で、テレ
ビカメラレンズの鏡筒（後述する）に取り付けてテレビ
カメラの光軸を可変にできるようにした例である。同図
ではレンズ支持部１Ａとその回転駆動部１Ｂは平凸レン
ズ４のみ示してある。また平凹レンズ３、平凸レンズ４
それぞれの支持部と駆動部を保持して撮像レンズへの取
り付ける鏡筒についても省略してある。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the guiding method, and is an example in which the optical axis of the television camera can be changed by being attached to a lens barrel (described later) of the television camera lens. In the figure, only the plano-convex lens 4 is shown for the lens support 1A and its rotation drive 1B. Plano-concave lens 3, plano-convex lens 4
The lens barrel that holds the respective supporting portions and the driving portions and is attached to the imaging lens is also omitted.

【００１２】鏡筒２０については、図８にその断面図
が、図９にその斜視図が示されている。図８に示すよう
に鏡筒２０は頂角可変プリズム２を撮像レンズＬに連結
するために使用されるものであって、図７のようにフラ
ンジ２０ａを有する筒体として構成される。フランジ２
０ａなどにはその所定個所に、レンズ支持部１Ａなどを
取り付けるために切り欠きが設けられている。FIG. 8 is a sectional view of the lens barrel 20, and FIG. 9 is a perspective view of the lens barrel 20. As shown in FIG. 8, the lens barrel 20 is used to connect the variable apex angle prism 2 to the imaging lens L, and is configured as a cylinder having a flange 20a as shown in FIG. Flange 2
A cutout is provided at a predetermined position on the reference numeral 0a or the like for mounting the lens support 1A or the like.

【００１３】図７に示すように平凹レンズ３がカメラの
被写体側にその平面３ｂを向けて置かれ、平凸レンズ４
は平凹レンズ３の球面３ａにその球面４ａを少許の間隙
を保持して対向配置される。平凸レンズ４の平面４ｂは
撮像レンズＬに近接すると共に、平凸レンズ４の回動を
妨害しないだけの隙間をあけて配置されている。As shown in FIG. 7, a plano-concave lens 3 is placed on the subject side of the camera with its plane 3b facing the object.
Is arranged to face the spherical surface 3a of the plano-concave lens 3 with the spherical surface 4a thereof with a small gap. The plane 4b of the plano-convex lens 4 is arranged close to the imaging lens L and with a gap that does not hinder the rotation of the plano-convex lens 4.

【００１４】次にレンズ回動支持手段について平凸レン
ズ４を例にして説明する。Next, the lens rotation support means will be described by taking the plano-convex lens 4 as an example.

【００１５】まずレンズ回動の軸受８側について説明す
る。図７において平凸レンズ４の回転中心となる仮想の
回転軸Ｕ上に鋼球６を置く。鋼球６は軸受本体１７と軸
受けカバー１５により回動自在に支持されてピボット軸
受８が構成され、任意の方向に対する回動支点として機
能する。First, the lens rotation side of the bearing 8 will be described. In FIG. 7, a steel ball 6 is placed on an imaginary rotation axis U serving as a rotation center of the plano-convex lens 4. The steel ball 6 is rotatably supported by a bearing body 17 and a bearing cover 15 to form a pivot bearing 8, and functions as a pivot point in any direction.

【００１６】鋼球６の位置は被回転物である平凸レンズ
４にできるだけ近くに置くことが、全体の小型化のため
には望ましい。軸１０は一方の端が鋼球６に圧入され、
さらに他端が保持枠１１に圧入されている。It is desirable to position the steel ball 6 as close as possible to the plano-convex lens 4 which is the object to be rotated, in order to reduce the overall size. The shaft 10 has one end pressed into the steel ball 6,
Further, the other end is pressed into the holding frame 11.

【００１７】保持枠１１は平凸レンズ４に固定される。
すなわち図８に示すように、平凸レンズ４に圧入された
一対の位置決めピン１２が保持枠１１に設けられた孔
（丸孔と長孔構成）に嵌合されて両者の位置決めがなさ
れている。平凸レンズ４と保持枠１１とはネジ１３によ
って締結されており、これら平凸レンズ４と保持枠１１
が一体となって動くようになされている。The holding frame 11 is fixed to the plano-convex lens 4.
That is, as shown in FIG. 8, a pair of positioning pins 12 press-fitted into the plano-convex lens 4 are fitted into holes (a round hole and a long hole configuration) provided in the holding frame 11, and both are positioned. The plano-convex lens 4 and the holding frame 11 are fastened by screws 13, and the plano-convex lens 4 and the holding frame 11
Are made to move together.

【００１８】鋼球６を使用したピボット軸受８は図８お
よび図１０のように構成されている。軸受カバー１５は
ネジ１６により軸受本体１７に締結され、軸受カバー１
５と軸受本体１７とに設けられた鋼球当接面が円錐面と
して構成されることによって鋼球６がガタなくスムーズ
に回動できるようになっている。この構造によって保持
枠１１とこれに一体に固定された平凸レンズ４は、他に
拘束するものがない限り鋼球６を中心として自由に回転
できる。A pivot bearing 8 using a steel ball 6 is constructed as shown in FIGS. The bearing cover 15 is fastened to the bearing body 17 by screws 16 and the bearing cover 1
The steel ball contact surface provided on the bearing 5 and the bearing body 17 is configured as a conical surface, so that the steel ball 6 can rotate smoothly without play. With this structure, the holding frame 11 and the plano-convex lens 4 integrally fixed to the holding frame 11 can freely rotate around the steel ball 6 as long as there is no other constraint.

【００１９】こうしてピボット保持された平凸レンズ４
とその回動保持枠１１は、軸受部８に設けられた左右一
対の位置決めピン１９で位置決めされると共に、その状
態で図８に示すように鏡筒２０のフランジ２０ａにネジ
１８によって固定される。なお、図１０はピボット軸受
８、回動保持枠１１を前面下部から見たときの斜視図で
ある。The plano-convex lens 4 thus pivotally held
The rotation holding frame 11 is positioned by a pair of left and right positioning pins 19 provided on the bearing portion 8 and, in this state, is fixed to a flange 20a of a lens barrel 20 by screws 18 as shown in FIG. . FIG. 10 is a perspective view when the pivot bearing 8 and the rotation holding frame 11 are viewed from the lower front part.

【００２０】次に平凸レンズ４を回動させるための駆動
力を与える駆動系１Ｂについて説明する。図１１は本機
構を撮像レンズ側より見た斜視図である。平凸レンズ４
の固定部２１はネジ２１ａによって平凸レンズ４の駆動
側保持枠（駆動枠）２２に固定されている。Next, a driving system 1B for applying a driving force for rotating the plano-convex lens 4 will be described. FIG. 11 is a perspective view of the mechanism as viewed from the imaging lens side. Plano-convex lens 4
The fixing portion 21 is fixed to a driving side holding frame (drive frame) 22 of the plano-convex lens 4 by a screw 21a.

【００２１】駆動枠２２は仮想の回転軸Ｕ回りの回転運
動のみとなるように規制するため、図１２にその一部を
拡大して示すように、この駆動枠２２に連結された腕３
８の背面２４が当接面として機能する。この当接面２４
は図１２からも明らかなように、回転軸Ｕに垂直な面Ｋ
（図７参照）となる。当接面２４は当接部２６と当接し
ているが、この当接部２６は直流モータ２５の取り付け
部を兼ねており、また当接部２６には図１３のように一
対のボールベアリング５２が設けられ、レンズ側が滑ら
かに回動するように工夫されている。Since the drive frame 22 is restricted so as to rotate only around the virtual rotation axis U, the arm 3 connected to the drive frame 22 is partially enlarged in FIG.
The back surface 24 of 8 functions as a contact surface. This contact surface 24
Is a plane K perpendicular to the rotation axis U, as is apparent from FIG.
(See FIG. 7). The contact surface 24 is in contact with the contact portion 26. The contact portion 26 also serves as a mounting portion for the DC motor 25, and the contact portion 26 has a pair of ball bearings 52 as shown in FIG. Is provided so that the lens side rotates smoothly.

【００２２】図１２に示すベアリング軸５４は図１３の
板ばね５５によって押さえられた状態で当接部２６に固
定される。図１３にも示すようにベアリング軸５４は回
転軸Ｕに垂直な面Ｋ（図７参照）内に平行にあって、か
つこの面内で回転中心から放射状に２ヶ所設けられてい
る。したがってこのように構成することによって、平凸
レンズ４は、軸受８と２ヶ所のベアリング５２の３点に
よって空間上に保持され、仮想の回転軸Ｕに対する垂直
な１つの面に沿って案内されることになる。The bearing shaft 54 shown in FIG. 12 is fixed to the contact portion 26 while being pressed by the leaf spring 55 shown in FIG. As shown in FIG. 13, the bearing shafts 54 are parallel to a plane K (see FIG. 7) perpendicular to the rotation axis U, and are provided at two locations radially from the rotation center in this plane. Therefore, with this configuration, the plano-convex lens 4 is held in space by three points of the bearing 8 and the two bearings 52, and is guided along one plane perpendicular to the virtual rotation axis U. become.

【００２３】次に平凸レンズ４の駆動機構について図１
３および図１４を参照して説明する。図１３に示すよう
に、モータ２５に取り付けられたプーリ４４にはスチー
ルベルト４５が滑らないように、しかも傷つかずに取り
付けられるように座金を介してネジ４６ａによって固定
されている。スチールベルト４５はいわゆるα巻の状態
で約３６０°プーリ４４に巻きつけられた後、図１４に
示す駆動枠２２の腕３８に巻きつけられる。Next, the driving mechanism of the plano-convex lens 4 is shown in FIG.
3 and FIG. As shown in FIG. 13, a steel belt 45 is fixed to a pulley 44 attached to the motor 25 by a screw 46a via a washer so that the steel belt 45 is not slipped and is attached without being damaged. The steel belt 45 is wound around a pulley 44 of about 360 ° in a so-called α-winding state, and then wound around the arm 38 of the drive frame 22 shown in FIG.

【００２４】α巻きの交叉部ではスチールベルト４５の
一方には孔が空いており、他方４５ａは幅が狭くなされ
て、重なることなく交叉するようになされている。スチ
ールベルト４５の一部は腕３８にネジ４６ｂによって固
定される。At the crossing portion of the α-winding, a hole is formed in one side of the steel belt 45, and the other 45a has a narrow width so that the steel belt 45 crosses without overlapping. A part of the steel belt 45 is fixed to the arm 38 by a screw 46b.

【００２５】図１４のように駆動枠２２の腕３８には、
中空の穴が空けられており（図では右側のみ図示）、こ
の穴の中に圧縮コイルバネ４７がはめ込まれ、さらにガ
イド４９が圧入された軸４８が案内棒としてはめ込まれ
ており、これによってスチールベルト４５には所定の張
力が与えられる。As shown in FIG. 14, the arm 38 of the drive frame 22
A hollow hole is formed (only the right side is shown in the figure), and a compression coil spring 47 is fitted into this hole, and a shaft 48 into which a guide 49 is press-fitted is fitted as a guide rod, thereby forming a steel belt. 45 is given a predetermined tension.

【００２６】当接部２６は図１６に示すように、鏡筒２
０に設けられたフランジ２０ａの切りかかれた部分を跨
ぐように柱状支柱部４０を介して取り付けられる。As shown in FIG. 16, the contact portion 26 is
It is attached via a columnar column portion 40 so as to straddle the cut-out portion of the flange 20a provided at 0.

【００２７】図１５のようにモータ２５がｘａ若しくは
ｘａ′方向に回転すると、スチールベルト４５がｘｂ′
方向若しくはｘｂ方向に回転するから、これによって腕
３８（駆動枠２２）も回転する。図１５はｘａ方向に回
転させたときの回転状態を示す。腕３８が回転すればそ
の駆動枠２２を介して平凸レンズ４も回転する（図７参
照）。When the motor 25 rotates in the xa or xa 'direction as shown in FIG.
The arm 38 (the drive frame 22) also rotates in this direction or the xb direction. FIG. 15 shows a state of rotation when rotated in the xa direction. When the arm 38 rotates, the plano-convex lens 4 also rotates via the drive frame 22 (see FIG. 7).

【００２８】ベアリング５２の当接部２４は回転軸Ｕと
垂直な面Ｋに沿って回転する。したがって平凸レンズ４
の回転はその凸球面４ａの中心を通る軸の回りの回転運
動となり、部分球面である凸球面４ａが回転しても全体
の球面を外れることはない。The contact portion 24 of the bearing 52 rotates along a plane K perpendicular to the rotation axis U. Therefore, the plano-convex lens 4
Is a rotation about an axis passing through the center of the convex spherical surface 4a, and even if the partial convex spherical surface 4a rotates, it does not deviate from the entire spherical surface.

【００２９】ここでこのような運動により、平凸レンズ
４の球面が移動の前後で同じ球面に含まれることを直感
的に説明した概念図が図１７である。球Ｂの直径を軸と
して回転する球面の一部は回転により移動しても元の球
面から外れることはなく、また、この直径に垂直な面も
同様である。従って直径上の１点でのピボット軸受８と
この直径に垂直な面に沿わせる案内により、この球面を
球Ｂの球面から外れることなく回転させることができ
る。FIG. 17 is a conceptual diagram intuitively explaining that the spherical surface of the plano-convex lens 4 is included in the same spherical surface before and after the movement due to such a movement. A part of the spherical surface that rotates about the diameter of the sphere B does not deviate from the original spherical surface even if it moves by rotation, and the surface perpendicular to this diameter is also the same. Therefore, the spherical bearing can be rotated without deviating from the spherical surface of the sphere B by the pivot bearing 8 at one point on the diameter and guiding along the surface perpendicular to the diameter.

【００３０】[0030]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
構成されたダブレット型頂角可変プリズム２をテレビカ
メラ（ビデオカメラ）の手振れ光軸補正に適用する場合
には、光軸の変動（カメラの振れ）を直交する２軸方向
の動きに分けて検知し、それぞれの動きと同方向に光軸
を変化させれば互いに影響されることなく独立に補正す
ることができる。このような観点からすると光軸の補正
の方向は、カメラの光軸Ｆ（ｚ軸）に垂直な平面に投影
したとき直線となることが望ましい。そのためには平凸
レンズ４の回転は光軸に垂直な直線を軸とする回転運動
であることが必要である。When the doublet-type apex angle variable prism 2 configured as described above is applied to the correction of the optical axis of the camera shake of a television camera (video camera), the fluctuation of the optical axis (camera of the camera) is required. (Vibration) is detected separately in movements in two orthogonal directions, and if the optical axis is changed in the same direction as the respective movements, the movements can be corrected independently without being influenced by each other. From such a viewpoint, it is desirable that the direction of correction of the optical axis be a straight line when projected on a plane perpendicular to the optical axis F (z-axis) of the camera. For this purpose, the rotation of the plano-convex lens 4 needs to be a rotational movement about a straight line perpendicular to the optical axis.

【００３１】しかし上述した頂角可変プリズム装置では
これまで述べてきたように光軸とは垂直でない軸Ｕ（＝
α）の回りを回転する。このため光軸に垂直な平面に投
影して考えるとき、運動の軌跡は直線ではなく、弧を描
いてしまう。However, in the apex angle variable prism apparatus described above, as described above, the axis U (= not perpendicular to the optical axis) is used.
rotate around α). For this reason, when projecting on a plane perpendicular to the optical axis, the trajectory of the movement is not a straight line but an arc.

【００３２】図１８は一対のレンズ３と４の各平面３
ｂ、４ｂが光軸Ｆに垂直で互いに平行な状態から回転軸
Ｕに垂直な面内で回転した状態を示すものであって、図
では説明の便宜上平凹レンズ３に関してその支持部１Ａ
と駆動部１Ｂを示した。平凹レンズ３は撮像レンズ側か
ら見た光軸に平行な断面図で、平凸レンズ４は断面をと
らずにレンズ全体を投影して表わしている。この図で平
凸レンズ４の平面４ｂは回転軸３に垂直な面内で回転し
ているので、この断面への平面４ｂの投影は直線とはな
らず、矢印ｑで示すように僅かに傾きを持った面となっ
てしまう。。FIG. 18 shows each plane 3 of the pair of lenses 3 and 4.
FIGS. 4A and 4B show a state in which the planes b and 4b are rotated in a plane perpendicular to the rotation axis U from a state parallel to the optical axis F and parallel to each other.
And the drive unit 1B. The plano-concave lens 3 is a sectional view parallel to the optical axis viewed from the imaging lens side, and the plano-convex lens 4 is shown by projecting the entire lens without taking a cross section. In this figure, since the plane 4b of the plano-convex lens 4 rotates in a plane perpendicular to the rotation axis 3, the projection of the plane 4b on this cross section does not become a straight line but slightly tilts as shown by an arrow q. It will be the face you have. .

【００３３】図１９はこのような面の傾きがどの程度で
あるのかを説明する斜視図で、平凸レンズ４の光軸方向
をｚ軸、ｚ軸に垂直な面内で平凸レンズ４の回転軸を含
む方向をｙ軸、ｙｚ軸に垂直な方向をｘ軸とする空間直
交座標を示す。FIG. 19 is a perspective view for explaining the degree of such inclination of the surface. The optical axis direction of the plano-convex lens 4 is the z-axis, and the rotation axis of the plano-convex lens 4 in a plane perpendicular to the z-axis. Are shown as spatial orthogonal coordinates with the direction including y as the y axis and the direction perpendicular to the yz axis as the x axis.

【００３４】この図でベクトル１０１は初期のレンズ平
面の傾きを表わす法線ベクトル（長さｌ）で、この座標
系の原点を起点としている。原点を通る回転軸に平行な
直線１０３がｚ軸となす角度をαとする。法線ベクトル
１０１はこの直線１０３のまわりを回転することにな
る。In this figure, a vector 101 is a normal vector (length 1) representing the initial inclination of the lens plane, and the origin of the coordinate system is the starting point. The angle formed by the straight line 103 parallel to the rotation axis passing through the origin with the z-axis is α. The normal vector 101 rotates around the straight line 103.

【００３５】法線ベクトル１０２はレンズが回転したと
きのレンズの平面部の法線ベクトルで、法線ベクトル１
０２の先端ｐが１回転することによって半径ｒの円１０
４を描く。ここで、半径ｒは、 ｒ＝ｌｓｉｎα ・・・・（２） である。A normal vector 102 is a normal vector of a plane portion of the lens when the lens is rotated, and a normal vector 1
02 makes a full rotation of the circle 10
Draw 4. Here, the radius r is: r = lsinα (2)

【００３６】またｘｚ平面１０５はｙ軸に、ｙｚ平面１
０６はｘ軸に垂直な平面である。以下ではこの２つの平
面１０５、１０６にベクトルを投影して動きを説明す
る。The xz plane 105 is on the y axis and the yz plane 1
06 is a plane perpendicular to the x-axis. Hereinafter, the motion will be described by projecting a vector on the two planes 105 and 106.

【００３７】まず円１０４内で法線ベクトル１０１が回
転したことによってできる弧の張る角度をθとすると、
円１０４の動径がｘｚ面１０５に投影される長さは図の
ようにｒｓｉｎθ、ｙｚ面１０６に投影される長さはｒ
ｃｏｓθとなる。このことから回転した法線ベクトル１
０２の終点Ｐの座標を（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、 ｘ＝ｒｓｉｎθ＝ｌｓｉｎαｓｉｎθ ・・・・（３） ｙ＝ｒ（１‐ｃｏｓθ）ｃｏｓα＝ｌｓｉｎαｃｏｓα（１−ｃｏｓθ） ・・・・（４） ｚ＝ｌ‐ｒ（１‐ｃｏｓθ）ｓｉｎα＝ｌ−ｌｓｉｎ²α（１−ｃｏｓθ） ・・・・（５） となる。First, assuming that the angle formed by the rotation of the normal vector 101 in the circle 104 is θ,
The radius of the circle 104 projected on the xz plane 105 is rsinθ as shown, and the length projected on the yz plane 106 is r
cos θ. From this, the rotated normal vector 1
Assuming that the coordinates of the end point P of 02 are (x, y, z), x = rsinθ = lsinαsinθ (3) y = r (1-cosθ) cosα = lsinαcosα (1-cosθ) (1) 4) z = l-r (1-cos θ) sin α = l-lsin ² α (1-cos θ) (5)

【００３８】したがって法線ベクトル１０２のｘｚ面へ
の投影での回転角度φは次のようになる。Therefore, the rotation angle φ in the projection of the normal vector 102 onto the xz plane is as follows.

【００３９】[0039]

【数５】 (Equation 5)

【００４０】ｙｚ面への投影での回転角度ψは次のよう
になる。The rotation angle ψ in the projection on the yz plane is as follows.

【００４１】[0041]

【数６】 (Equation 6)

【００４２】このうち、角度φが意図した方向の回転角
であり、角度ψは誤差成分である。ここで、光軸と回転
軸１０３のなす角αを１５°としたときのφとψを計算
により求めグラフに表わすと図２０のようになる。Of these, the angle φ is the rotation angle in the intended direction, and the angle ψ is the error component. Here, when the angle α between the optical axis and the rotation axis 103 is set to 15 °, φ and 計算 are calculated and shown in a graph as shown in FIG.

【００４３】これから明らかなようにφが小さいとき、
例えばφ＝１°のときに、これと垂直方向の回転角ψは
ψ≒０．０３２６°であり、ｘ方向の補正により、ｙ方
向に誤った振れ（０．３３％程度）が生じることが判
る。As is clear from this, when φ is small,
For example, when φ = 1 °, the rotation angle 垂直 in a direction perpendicular to this is ψ ≒ 0.0326 °, and an erroneous shake (about 0.33%) may occur in the y direction due to the correction in the x direction. I understand.

【００４４】このように上述した頂角可変プリズム装置
を採用する場合には、レンズが回転する際の抵抗力が少
なく、スムーズに揺動させることが可能となる反面、回
転時に意図する方向とは異なる方向の運動成分が生じて
しまい、これによりぶれをとる方向に対してこれと直交
する方向の画像のぶれが新たに発生してしまう問題が惹
起する。As described above, when the variable apex angle prism device is employed, the lens has a small resistance when rotating, and can be smoothly swung. A motion component in a different direction is generated, which causes a problem that image blur is newly generated in a direction orthogonal to the direction in which the blur is taken.

【００４５】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、誤差成分を相殺できるよう
に、他方の球面レンズを回転させるようにしたものであ
る。Therefore, the present invention is to solve such a conventional problem, in which the other spherical lens is rotated so as to cancel the error component.

【００４６】[0046]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ためのこの発明に係る振れ補正装置では、略同一半径の
球面からなる第１と第２の球面レンズをその球面を対向
させて組み合わせ、一方の略球面中心とレンズ外縁付近
とを結ぶ直線を回転軸として回転させるようにした頂角
可変プリズム装置が、撮像装置の光学系の前面に取り付
けられると共に、この撮像装置に光軸に対する直交２軸
方向の振れを検出する振れ検出センサが取り付けられ、
上記振れ検出センサからの出力に基づいて上記第１の球
面レンズの回転角φを調整したときで、第１の球面レン
ズの回転軸と光軸とのなす角をαとし、上記第２の球面
レンズの回転軸と光軸とのなす角をβとし、それぞれの
レンズの回転軸に垂直な面内での回転角度をθｘ，θｙ
とするときには、上記第２の球面レンズに対して下記に
示す角度Δθyだけ回転させると共に、According to a first aspect of the present invention, there is provided a shake correcting apparatus for solving the above-mentioned problems, wherein first and second spherical lenses having spherical surfaces having substantially the same radius are combined with their spherical surfaces facing each other. An apex angle variable prism device that is rotated about a straight line connecting one substantially spherical center and the vicinity of the outer edge of the lens is mounted on the front surface of the optical system of the image pickup device. A shake detection sensor that detects axial shake is attached,
When the rotation angle φ of the first spherical lens is adjusted based on the output from the shake detection sensor, the angle between the rotation axis of the first spherical lens and the optical axis is α, and the angle of the second spherical lens is α. The angle between the rotation axis of the lens and the optical axis is β, and the rotation angles in a plane perpendicular to the rotation axis of each lens are θx and θy.
Is rotated by the angle Δθy shown below with respect to the second spherical lens,

【００４７】[0047]

【数７】 (Equation 7)

【００４８】上記振れ検出センサからの出力に基づいて
上記第２の球面レンズの回転角ψを調整したときには、
上記第１の球面レンズに対して、When the rotation angle の of the second spherical lens is adjusted based on the output from the shake detection sensor,
For the first spherical lens,

【００４９】[0049]

【数８】 (Equation 8)

【００５０】で表される角度Δθxだけ回転させて手振
れ補正が行われるようになされたことを特徴とする。The camera shake is corrected by rotating by an angle Δθx represented by the following equation.

【００５１】α＝βであるときは、以下のようになる。When α = β, the following is obtained.

【００５２】[0052]

【数９】 (Equation 9)

【００５３】[0053]

【数１０】 (Equation 10)

【００５４】この発明では一方のレンズを回転させたと
きに発生する誤差成分が相殺できるように、他方のレン
ズを（数７）および（数８）により表される角度Δθ
y、Δθxだけ回転させて補正を行う。このように一方の
レンズ３（４）を回転させたとき他方のレンズ４（３）
の回転角度をΔθy（Δθx）だけ補正することによっ
て、レンズの球面中心とレンズ外縁の１点を結んだ直線
を回転軸としてレンズの光軸を可変しても正しく可変プ
リズムの頂角を所定角度だけ可変できるようになる。そ
の結果、手振れ補正も正しく行うことができる。In the present invention, the other lens is rotated by an angle Δθ represented by (Equation 7) and (Equation 8) so that an error component generated when one lens is rotated can be canceled.
Correction is performed by rotating y and Δθx. Thus, when one lens 3 (4) is rotated, the other lens 4 (3)
Is corrected by Δθy (Δθx), so that even if the optical axis of the lens is changed with the straight line connecting the spherical center of the lens and one point of the outer edge of the lens as the rotation axis, the apex angle of the variable prism can be correctly adjusted by a predetermined angle. Can only be changed. As a result, camera shake correction can be performed correctly.

【００５５】[0055]

【発明の実施の形態】続いてこの発明に係る頂角可変プ
リズム装置およびこれを使用した手振れ補正装置の一実
施態様を図面を参照しながら詳細に説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a vertical angle variable prism apparatus according to the present invention;

【００５６】図１は上述した頂角可変プリズム２を利用
してテレビカメラの手振れ補正を行う場合にこの発明を
適用したときの一実施態様を示す要部の系統図である。FIG. 1 is a system diagram of a main portion showing an embodiment when the present invention is applied to a case where the camera shake correction of a television camera is performed by using the above-described variable apex angle prism 2. As shown in FIG.

【００５７】撮像レンズ２０１の前面には凹凸レンズを
組合せた図６構成の頂角可変プリズム２が取り付けられ
ている。したがって平凹レンズ３および平凸レンズ４は
光軸に直交する２軸方向に自在に回転できる。直交２軸
を水平走査方向である水平軸ｘと垂直走査方向である垂
直軸ｙとすると、平凹レンズ３を水平方向に回動させる
ときには、平凸レンズ４は垂直方向に回動させて、光軸
の補正が行われる。An apex angle variable prism 2 having a concavo-convex lens as shown in FIG. 6 is mounted on the front surface of the imaging lens 201. Therefore, the plano-concave lens 3 and the plano-convex lens 4 can freely rotate in two axial directions orthogonal to the optical axis. Assuming that the two orthogonal axes are a horizontal axis x which is a horizontal scanning direction and a vertical axis y which is a vertical scanning direction, when the plano-concave lens 3 is rotated in the horizontal direction, the plano-convex lens 4 is rotated in the vertical direction and the optical axis Is corrected.

【００５８】図１において、被写体像は頂角可変プリズ
ム２および撮像レンズ２０１を介して撮像素子であるこ
の例ではＣＣＤ２０２に結像されて信号に変換される。
この撮像信号は後段のカメラ信号処理回路２３０で所定
の信号処理が施されて映像信号が生成される。In FIG. 1, a subject image is formed on a CCD 202 in this example, which is an image pickup device, via a variable apex angle prism 2 and an image pickup lens 201 and converted into a signal.
The image signal is subjected to predetermined signal processing by a camera signal processing circuit 230 at the subsequent stage to generate a video signal.

【００５９】カメラ本体、本例では撮像レンズ２０１に
対して振れ検出センサである角速度センサ２０３、２０
４が取り付けられる。センサ２０３で鉛直方向の振れ
（図１９のｙｚ面１０６内の振れ）が検出され、センサ
２０４で水平方向の振れ（図１９のｘｚ面１０５内の振
れ）が検出される。The camera body, in this example, the imaging lens 201, the angular velocity sensors 203 and 20 which are the shake detection sensors
4 is attached. The sensor 203 detects a vertical shake (shake in the yz plane 106 in FIG. 19), and the sensor 204 detects a horizontal shake (shake in the xz plane 105 in FIG. 19).

【００６０】各々の検出信号（便宜的にｘ、ｙ信号とす
る）はアンプ２０５，２０６により増幅されたあと、フ
ィルタ２０７に供給されて除去したい手振れ振動成分の
帯域だけが通過する。フィルタ２０７はｘ、ｙ信号のそ
れぞれに設けられているが図では省略してある。Each of the detection signals (x and y signals for convenience) is amplified by the amplifiers 205 and 206, and then supplied to the filter 207 to pass only the band of the vibration component to be removed. A filter 207 is provided for each of the x and y signals, but is omitted in the figure.

【００６１】その後マイクロコンピュータ２０９内のＡ
／Ｄ変換器２３１に入力される。ディジタル化された角
速度信号ｘ、ｙは積分器２３２で積分されて平滑化され
たのち、その積分信号（回転角度に対応した信号）Ｌx,
ＬyがＹ軸演算手段２３３およびＸ軸演算手段２３４に
供給されてレンズ３、４の姿勢を正す角度補正信号Ｓ
ｘ、Ｓｙに変換される。この信号Ｓｘ、Ｓｙが振れを補
正したい目標値となる。Thereafter, A in the microcomputer 209
/ D converter 231. The digitized angular velocity signals x and y are integrated by the integrator 232 and smoothed, and then the integrated signal (signal corresponding to the rotation angle) Lx,
Ly is supplied to the Y-axis calculation means 233 and the X-axis calculation means 234 to correct the posture of the lenses 3 and 4.
It is converted to x and Sy. These signals Sx and Sy are the target values for which the shake is to be corrected.

【００６２】上述した頂角可変プリズム２を構成する一
対のレンズ３、４の姿勢は、初期状態（何れも回動して
いない最初の位置）の姿勢にあるとは限らず、ｘ、ｙ方
向に回転（傾斜）していることも考えられる。The postures of the pair of lenses 3 and 4 constituting the above-described apex angle variable prism 2 are not necessarily in the postures of the initial state (the initial positions where none of the lenses are rotated), but are in the x and y directions. It is also conceivable that it is rotating (tilting).

【００６３】そこで、この発明では一対のレンズ３、４
の各々回転軸に垂直な面内での回転角を検出するための
エンコーダ（ロータリーエンコーダ）２１０，２１１が
レンズ駆動モータ２２０、２２１に関連して設けられ
る。Accordingly, in the present invention, a pair of lenses 3, 4
Encoders (rotary encoders) 210 and 211 for detecting rotation angles in a plane perpendicular to the rotation axis are provided in association with the lens drive motors 220 and 221.

【００６４】エンコーダ２１０、２１１からのエンコー
ド出力は信号処理回路２１２，２１５に供給されて、そ
れぞれｘ軸およびｙ軸方向の回転角信号θｘ，θｙとし
て出力される。The encoded outputs from the encoders 210 and 211 are supplied to signal processing circuits 212 and 215 and output as rotation angle signals θx and θy in the x-axis and y-axis directions, respectively.

【００６５】これらの回転角信号θｘ、θｙはアンプ２
３５、２３６を介してマイクロコンピュータ２０９内の
Ａ／Ｄ変換器２３７、２３８でディジタル信号に変換さ
れた後、その変換出力（便利的にＤｘ、Ｄｙとする）
と、回転角補正量算出手段２４０、２４１でそれぞれ算
出された回転角補正信号（便宜的にΔθx、Δθyで表
す）が対応する演算手段２３３、２３４に供給され、レ
ンズ３、４に対する光軸補正用の信号Ｓｘ、Ｓｙとして
演算されて出力される。The rotation angle signals θx and θy are supplied to the amplifier 2
After being converted into digital signals by A / D converters 237 and 238 in the microcomputer 209 via the digital cameras 35 and 236, the converted signals are output (conveniently Dx and Dy).
And the rotation angle correction signals (represented by Δθx and Δθy for convenience) calculated by the rotation angle correction amount calculation means 240 and 241 are supplied to the corresponding calculation means 233 and 234, and the optical axis correction for the lenses 3 and 4 is performed. Are calculated and output as the signals Sx and Sy for use.

【００６６】演算手段２３３、２３４での演算処理は、 Ｓｘ＝Ｌｘ−Ｄｘ＋Δθx ・・・・（６） Ｓｙ＝Ｌｙ−Ｄｙ＋Δθy ・・・・（７） のようになる。The arithmetic processing by the arithmetic means 233 and 234 is as follows: Sx = Lx−Dx + Δθx (6) Sy = Ly−Dy + Δθy (7)

【００６７】ここに、Δθxは手振れによりｙ軸方向に
レンズ４を回転させたときに用いられる補正回転角量お
よび補正信号であり、Δθyは手振れによりｘ軸方向に
レンズ３を回転させたときに用いられる補正回転角量お
よび補正信号である。Here, Δθx is a correction rotation angle amount and a correction signal used when the lens 4 is rotated in the y-axis direction due to camera shake, and Δθy is when the lens 3 is rotated in the x-axis direction due to camera shake. The correction rotation angle amount and the correction signal used.

【００６８】したがって演算手段２３３にはｙ軸方向に
手振れが発生したときに得られる積分信号Ｌｙの他に、
レンズ４に対する回転角信号Ｄｙと回転角補正信号Δθ
yが与えられる。同様に、他方の演算手段２３４にはｘ
軸方向に手振れが発生したときに得られる積分信号Ｌｘ
の他に、レンズ３に対する回転角信号Ｄｘと回転角補正
信号Δθxが与えられる。Therefore, in addition to the integral signal Ly obtained when camera shake occurs in the y-axis direction,
Rotation angle signal Dy and rotation angle correction signal Δθ for lens 4
y is given. Similarly, the other arithmetic means 234 has x
Integral signal Lx obtained when camera shake occurs in the axial direction
In addition, a rotation angle signal Dx and a rotation angle correction signal Δθx for the lens 3 are provided.

【００６９】続いて、式（６）および式（７）の補足説
明を行う。まず、回転角補正信号（補正回転量）Δθ
x、Δθyは以下のようにして算出された近似式を用い
る。Subsequently, supplementary explanations of the equations (6) and (7) will be given. First, a rotation angle correction signal (correction rotation amount) Δθ
x and Δθy use an approximate expression calculated as follows.

【００７０】図２はレンズ３、４をレンズ正面（被写体
側）から見た正面図（同図Ａ）、上面図（同図Ｂ）およ
び側面図（同図Ｃ）を示す。この図では表わされていな
いが、各補正レンズの回転軸は光軸と角度αおよびβの
角度をなす。FIG. 2 shows a front view (FIG. 2A), a top view (FIG. 2B) and a side view (FIG. 2C) of the lenses 3 and 4 viewed from the front of the lens (object side). Although not shown in this figure, the rotation axis of each correction lens forms angles α and β with the optical axis.

【００７１】レンズ３（＝Ｘ）のレンズ回転軸に垂直な
面内で角度θｘだけ回転させたとき、この回転角θｘに
よるｙｚ面内での回転角ψｘは（数６）から次のように
なり、これが誤差成分となる。When the lens 3 (= X) is rotated by an angle θx in a plane perpendicular to the lens rotation axis, the rotation angle ψx in the yz plane by the rotation angle θx is obtained from (Equation 6) as follows. And this becomes an error component.

【００７２】[0072]

【数１１】 [Equation 11]

【００７３】これを補正するためにレンズ４（＝Ｙ）を
レンズ回転軸に垂直な面内でΔθyだけ回転させる。そ
のときのｙｚ面内に投影された角度φｙが、Δθyだけ
回転させたときの補正角となる。これは（数５）に基づ
いて、次のように与えられる。To correct this, the lens 4 (= Y) is rotated by Δθy in a plane perpendicular to the lens rotation axis. The angle φy projected on the yz plane at that time is the correction angle when rotated by Δθy. This is given as follows based on (Equation 5).

【００７４】[0074]

【数１２】 (Equation 12)

【００７５】そして、φｙがψｘに等しくなればレンズ
の傾きが補正されたことになる。（数１１）と（数１
２）が等しくなるようなθｘとΔθyの関係を求める
と、次のような式が得られる。When φy becomes equal to Δx, the inclination of the lens has been corrected. (Equation 11) and (Equation 1)
When the relationship between θx and Δθy that makes 2) equal is obtained, the following equation is obtained.

【００７６】[0076]

【数１３】 (Equation 13)

【００７７】同様に、レンズ４をθｙだけ回転させたと
きのレンズ補正角Δθxは以下の式で与えられる。Similarly, the lens correction angle Δθx when the lens 4 is rotated by θy is given by the following equation.

【００７８】[0078]

【数１４】 [Equation 14]

【００７９】本案では（数１３）および（数１４）で与
えられる近似式を用いて回転誤差の補正が行われるが、
このような式が導き出された過程を次に説明する。In the present invention, the rotation error is corrected using the approximate expressions given by (Equation 13) and (Equation 14).
The process of deriving such an equation will be described below.

【００８０】レンズ３の回転軸に垂直な面内での回転角
度をθとすると、この回転成分のｘｚ面への投影での回
転角度φｖは次のようになる。Assuming that the rotation angle of the lens 3 in a plane perpendicular to the rotation axis is θ, the rotation angle φv of this rotation component projected on the xz plane is as follows.

【００８１】[0081]

【数１５】 (Equation 15)

【００８２】同様に、ｙｚ面への投影での回転角度ψｖ
は次のようになる。Similarly, the rotation angle ψv in the projection on the yz plane
Is as follows.

【００８３】[0083]

【数１６】 (Equation 16)

【００８４】ここで、αはレンズ回転軸の傾きを表し、
添字ｖは１組の互いに垂直な方向に補正する一方のレン
ズの動き（図２の矢印Ｖ方向）を表す。Here, α represents the inclination of the lens rotation axis,
The suffix v represents the movement of one of the lenses to be corrected in a set of mutually perpendicular directions (the direction of arrow V in FIG. 2).

【００８５】このうち、φｖが意図した方向の回転角で
あり、ψｖはこれと垂直な方向の誤差成分である。Of these, φv is the rotation angle in the intended direction, and Δv is the error component in the direction perpendicular to this.

【００８６】さらに、他方のレンズ４の回転軸に垂直な
面内での回転角度をηとし、添字ｈを用いて同じ関係を
表すと、Further, if the rotation angle in the plane perpendicular to the rotation axis of the other lens 4 is η, and the same relationship is expressed using the subscript h,

【００８７】[0087]

【数１７】 [Equation 17]

【００８８】[0088]

【数１８】 (Equation 18)

【００８９】この添字ｈの動きの方向（図２Ｈ方向）は
添字ｖの方向と直交しているため、添字ｖの動きの誤差
成分ψｖはφｈで補正できる。Ｖ方向のレンズ回転軸に
垂直な面内での回転角度θｖによる回転誤差ψｖを補正
するためにＨ方向のレンズの回転軸に垂直な面内でθｈ
だけ回転させるとすると、Since the direction of the movement of the subscript h (the direction of FIG. 2H) is orthogonal to the direction of the subscript v, the error component Δv of the movement of the subscript v can be corrected by φh. In order to correct a rotation error Δv due to a rotation angle θv in a plane perpendicular to the lens rotation axis in the V direction, θh in a plane perpendicular to the rotation axis of the lens in the H direction
If you only rotate

【００９０】[0090]

【数１９】 [Equation 19]

【００９１】これをηについて解くと、η〉０では、When this is solved for η, when η> 0,

【００９２】[0092]

【数２０】 (Equation 20)

【００９３】これをマクローリン展開によりθの２次ま
で近似すると、When this is approximated to the second order of θ by the Maclaurin expansion,

【００９４】[0094]

【数２１】 (Equation 21)

【００９５】が得られる。ここで、レンズ３、４の回転
軸に垂直な面内での回転角度ηは、上述した補正角度Δ
θx,Δθyであって、また手振れによるレンズ３、４の
回転角θは、θｘおよびθｙに他ならないから、（数２
１）をそれぞれのレンズに対する補正角度Δθx,Δθy
で表すと、（数１３）および（数１４）となる。Is obtained. Here, the rotation angle η in a plane perpendicular to the rotation axis of the lenses 3 and 4 is the correction angle Δ
θx, Δθy, and the rotation angles θ of the lenses 3 and 4 due to camera shake are the same as θx and θy.
1) is the correction angle Δθx, Δθy for each lens
When expressed by Eqs. (13) and (14),

【００９６】この発明ではこれらの補正角度を利用して
手振れ補正が行われる。In the present invention, camera shake correction is performed using these correction angles.

【００９７】式（７）について説明する。まず、レンズ
３、４が共に初期位置（レンズが全く回動補正されてい
ない状態）にあったときには、 Ｄｘ＝Ｄｙ＝０ ・・・・（８） である。このとき、手振れによりｘ軸方向にカメラ本体
がぶれたときには、センサ２０３に関連した積分信号Ｌ
ｘが得られ、これを補正するための光軸補正信号Ｓｘが
生成される。Formula (7) will be described. First, when both the lenses 3 and 4 are at the initial position (the state in which the rotation of the lenses is not corrected at all), Dx = Dy = 0 (8). At this time, when the camera body shakes in the x-axis direction due to camera shake, the integration signal L related to the sensor 203 is output.
x is obtained, and an optical axis correction signal Sx for correcting this is generated.

【００９８】光軸補正信号Ｓｘでレンズ３が回動制御さ
れる。レンズ３の回動によってレンズ３がφだけ回転す
るとそのときエンコード信号θｘが得られる。このエン
コード信号θｘつまりＤｘに基づいて回転角相殺信号
（回転角補正信号）Δθｙが算出され、これを加えてレ
ンズ４を回転させる。The rotation of the lens 3 is controlled by the optical axis correction signal Sx. When the lens 3 rotates by φ by the rotation of the lens 3, an encode signal θx is obtained at that time. The rotation angle canceling signal (rotation angle correction signal) Δθy is calculated based on the encode signal θx, that is, Dx, and the lens 4 is rotated by adding this.

【００９９】つまり、 Ｓｙ＝Δθｙ ・・・・（９） したがって、レンズ４が既に回転しているときは（θｙ
≠０）、その差分である、 Ｓｙ＝Δθｙ−Ｄｙ ・・・・（１０） でレンズ４を補正すればよい。That is, Sy = Δθy (9) Therefore, when the lens 4 is already rotating, (θy
≠ 0) and the difference, Sy = Δθy−Dy (10), may be used to correct the lens 4.

【０１００】ｙ軸方向にも手振れがあるときは、センサ
２０４に関連した積分信号Ｌｙが得られているので、こ
れを補正するために最終的にレンズ４に加える光軸補正
信号Ｓｙは、 Ｓｙ＝Ｌｙ−Ｄｙ＋Δθｙ ・・・・（１１） となる。レンズ４に関しても同様な考え方によって式
（６）を導びくことができる。When there is camera shake also in the y-axis direction, since the integrated signal Ly related to the sensor 204 has been obtained, the optical axis correction signal Sy finally applied to the lens 4 to correct this is Sy = Ly−Dy + Δθy (11) Equation (6) can be derived for the lens 4 based on the same concept.

【０１０１】図１に示すように出力された光軸補正信号
Ｓｘ、ＳｙはそれぞれＤ／Ａ変換器２１６，２１７で電
圧に変換され、アンプ２１８，２１９で増幅されてか
ら、各々の補正レンズ３、４を動かすモータ２２０，２
２１に供給される。The optical axis correction signals Sx and Sy output as shown in FIG. 1 are converted into voltages by D / A converters 216 and 217 and amplified by amplifiers 218 and 219, respectively. , Motors 220 and 2 that move 4
21.

【０１０２】したがって、回転時に意図する方向とは異
なる方向の運動成分が生じ、これにより手振れをとる方
向に対してこれと直交する方向の画像のぶれが新たに発
生するのを回避できる。Therefore, a motion component in a direction different from the intended direction is generated at the time of rotation, so that it is possible to avoid the occurrence of a new image blur in a direction perpendicular to the direction in which the camera shake is taken.

【０１０３】上述した（数７）および（数８）はあくま
でも近似式であり、これに基づいてレンズの回転角を補
正するものであるから、（数１１）あるいは（数１２）
に基づいて回転角の補正を行う場合との間で誤差が発生
する。(Equation 7) and (Equation 8) described above are merely approximate expressions, which are used to correct the rotation angle of the lens based on the approximate expression.
An error occurs between the case where the rotation angle is corrected based on the rotation angle.

【０１０４】どの程度の誤差が発生するかを図３を参照
して説明する。図３は、 α＝１５゜ β＝３０゜ としたとき、実際の誤差成分ψｘと、近似式Δθyを用
いて補正したときの補正角Δφyとの比（Δφy／ψｘ)
を表したものである。A description will be given of how much error occurs with reference to FIG. FIG. 3 shows the ratio (Δφy / ψx) between the actual error component Δx and the correction angle Δφy corrected using the approximate expression Δθy when α = 15 ° β = 30 °.
Is represented.

【０１０５】これからも明らかなように近似式を用いて
も殆ど誤差が発生していないことが判る。したがって近
似式を用いて回転角相殺を行うことによって手振れをほ
ぼ確実に補正できることが判る。As is clear from the above, almost no error occurs even when the approximate expression is used. Therefore, it can be understood that the camera shake can be almost certainly corrected by performing the rotation angle offset using the approximate expression.

【０１０６】上述した例では、α≠βの場合を説明し
た。図５に示す支持部１Ａの構成によっては、α＝βと
することも可能である。その場合には、補正回転角Δθ
x,Δθyは、上述したように、次のように与えられる。In the above example, the case where α ≠ β has been described. Depending on the configuration of the support 1A shown in FIG. 5, it is possible to set α = β. In that case, the corrected rotation angle Δθ
x and Δθy are given as follows, as described above.

【０１０７】[0107]

【数２２】 (Equation 22)

【０１０８】[0108]

【数２３】 (Equation 23)

【０１０９】したがって第２の実施態様を示す図４から
も明らかなように、（数２２）および（数２３）を近似
式として使用したときの演算手段２４０、２４１での演
算処理も簡素化されることが判る。Therefore, as is apparent from FIG. 4 showing the second embodiment, the arithmetic processing by the arithmetic means 240 and 241 when (Equation 22) and (Equation 23) are used as approximations is simplified. You can see that

【０１１０】そして、上式を使用したときの理論値と近
似値との比較は図５に示すように実際上殆ど問題のない
誤差範囲であることが判る。図５では、（Δφy−ψy）
とψxとの比を表している。そしてα＝β＝１５゜とし
たときのデータである。The comparison between the theoretical value and the approximate value when the above equation is used shows that the error range is practically negligible as shown in FIG. In FIG. 5, (Δφy−ψy)
And the ratio of ψx. Data is obtained when α = β = 15 °.

【０１１１】[0111]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明では、一対
の球面レンズを組合せたダブレット式頂角可変プリズム
を使用するに当たり、光軸に垂直でしかも互いに直交す
る方向であってレンズ外縁の１点とレンズ中心とを通る
軸を回転軸として案内するように構成した場合に発生す
るレンズの回転ズレ、つまりレンズ回転軸が系の光軸に
垂直で互いに直交する方向にないために生じる、他方向
への振れの発生をキャンセルできるようにしたものであ
る。As described above, according to the present invention, when using a doublet type apex angle variable prism in which a pair of spherical lenses are combined, one point on the outer edge of the lens in a direction perpendicular to the optical axis and orthogonal to each other. When the system is configured to guide the axis passing through the lens and the center of the lens as the rotation axis, the rotation of the lens occurs, that is, the other direction occurs because the lens rotation axis is not perpendicular to the optical axis of the system and is not orthogonal to each other This makes it possible to cancel the occurrence of swings to the camera.

【０１１２】これによれば、レンズ球面中心とレンズ外
縁を結ぶ直線上にレンズ回転軸をとってプリズムの頂角
を可変したとき、意図する方向とは異なる方向の運動成
分による画像のぶれを効果的に抑止できる特徴を有す
る。According to this, when the apex angle of the prism is varied by taking the lens rotation axis on a straight line connecting the center of the lens spherical surface and the outer edge of the lens, the effect of image blur due to a motion component in a direction different from the intended direction can be reduced. It has features that can be deterred.

【０１１３】したがってこの頂角可変プリズムをビデオ
カメラの光学系に装着して手振れ成分に基づいてプリズ
ムの頂角を可変できるように構成すれば、適切な手振れ
補正を実現できる。Therefore, if the apex angle variable prism is mounted on the optical system of a video camera so that the apex angle of the prism can be varied based on the camera shake component, appropriate camera shake correction can be realized.

【０１１４】もちろん、レンズの回転軸を上述したよう
に選ぶことによって、可変プリズムを小型化できるの
で、この発明は業務用、民生用に用いられる携帯用ビデ
オカメラの光学系に適用して極めて好適である。Of course, since the variable prism can be miniaturized by selecting the rotation axis of the lens as described above, the present invention is extremely suitable for application to the optical system of a portable video camera used for business and consumer use. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】この発明に係る頂角可変プリズムを適用した撮
像装置の一実施態様を示す要部の系統図である。FIG. 1 is a system diagram of a main part showing an embodiment of an imaging device to which a variable apex angle prism according to the present invention is applied.

【図２】頂角可変プリズムを構成するレンズの回転状態
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a rotation state of a lens constituting a variable apex angle prism.

【図３】そのときの補正近似値と理論値との関係を示す
図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a correction approximate value and a theoretical value at that time.

【図４】この発明に係る頂角可変プリズムを適用した撮
像装置の別の実施態様を示す要部の系統図である。FIG. 4 is a system diagram of a main part showing another embodiment of the imaging apparatus to which the variable apex angle prism according to the present invention is applied.

【図５】そのときの補正近似値と理論値との関係を示す
図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a correction approximate value and a theoretical value at that time.

【図６】頂角可変プリズムの説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a variable apex angle prism.

【図７】レンズ支持部と駆動部との関係を示す断面図で
ある。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a relationship between a lens supporting unit and a driving unit.

【図８】鏡筒へのレンズ取り付け状態を示す部分的な断
面図である。FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a state where a lens is attached to a lens barrel.

【図９】鏡筒の概形を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing a schematic shape of a lens barrel.

【図１０】レンズ支持部の詳細を示す要部の斜視図であ
る。FIG. 10 is a perspective view of a main part showing details of a lens support unit.

【図１１】レンズ駆動部の一例を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view illustrating an example of a lens driving unit.

【図１２】レンズ駆動部の詳細を示す要部の断面図であ
る。FIG. 12 is a cross-sectional view of a main part showing details of a lens driving unit.

【図１３】モータ伝達系の一例を示す分解斜視図であ
る。FIG. 13 is an exploded perspective view showing an example of a motor transmission system.

【図１４】モータ伝達系の一例を示す一部を断面した正
面図（その１）である。FIG. 14 is a front view (part 1) in which a part of an example of a motor transmission system is sectioned;

【図１５】モータ伝達系の一例を示す一部を断面した正
面図（その２）である。FIG. 15 is a front view (part 2) in which a part of an example of a motor transmission system is sectioned;

【図１６】頂角可変プリズムを組み立てた状態を示す斜
視図である。FIG. 16 is a perspective view showing a state where the variable apex angle prism is assembled.

【図１７】平凸レンズの回転状態を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing a rotating state of a plano-convex lens.

【図１８】回転ズレの発生を示す部分的断面図である。FIG. 18 is a partial cross-sectional view showing the occurrence of rotational displacement.

【図１９】回転ズレの説明を行う回転座標系を示す図で
ある。FIG. 19 is a diagram showing a rotating coordinate system for explaining a rotational displacement.

【図２０】回転ズレ量を示す特性図である。FIG. 20 is a characteristic diagram illustrating a rotation shift amount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２・・・頂角可変プリズム、３，４・・・球面レンズ、
１Ａ・・・レンズ支持部、１Ｂ・・・レンズ駆動部、６
・・・鋼球、２５・・・モータ、４５・・・ベルト、２
０２・・・ＣＣＤ、２０３，２０４・・・角速度セン
サ、２０９・・・マイコン、２１０，２１１・・・傾斜
角センサ、２２０，２２１・・・モータ、２３０・・・
信号処理回路、２３３，２３４・・・光軸補正信号生成
のための演算手段、２４０，２４１・・・回転角補正量
算出手段2 ... vertical angle variable prism, 3,4 ... spherical lens,
1A: lens support, 1B: lens drive, 6
... Steel ball, 25 ... Motor, 45 ... Belt, 2
02: CCD, 203, 204: angular velocity sensor, 209: microcomputer, 210, 211: tilt angle sensor, 220, 221: motor, 230 ...
Signal processing circuit, 233, 234 ... Calculation means for generating optical axis correction signal, 240, 241 ... Rotation angle correction amount calculation means

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 略同一半径の球面からなる第１と第２の
球面レンズをその球面を対向させて組み合わせ、一方の
略球面中心とレンズ外縁付近とを結ぶ直線を回転軸とし
て回転させるようにした頂角可変プリズム装置が、撮像
装置の光学系の前面に取り付けられると共に、 この撮像装置に光軸に対する直交２軸方向の振れを検出
する振れ検出センサが取り付けられ、 上記振れ検出センサからの出力に基づいて上記第１の球
面レンズの回転角φを調整したときで、第１の球面レン
ズの回転軸と光軸とのなす角をαとし、上記第２の球面
レンズの回転軸と光軸とのなす角をβとし、それぞれの
レンズの回転軸に垂直な面内での回転角度をθｘ，θｙ
とするときには、上記第２の球面レンズに対して下記に
示す角度Δθyだけ回転させると共に、 【数１】 上記振れ検出センサからの出力に基づいて上記第２の球
面レンズの回転角ψを調整したときには、上記第１の球
面レンズに対して、 【数２】 で表される角度Δθxだけ回転させて手振れ補正が行わ
れるようになされたことを特徴とする手振れ補正装置。1. A first and a second spherical lens having spherical surfaces having substantially the same radius are combined with their spherical surfaces facing each other, and are rotated around a straight line connecting the center of one of the spherical surfaces and the vicinity of the outer edge of the lens. The variable apex angle prism device is attached to the front surface of the optical system of the imaging device, and a shake detection sensor for detecting shake in two directions orthogonal to the optical axis is attached to the image pickup device. The output from the shake detection sensor is provided. When the rotation angle φ of the first spherical lens is adjusted based on the following equation, the angle between the rotation axis of the first spherical lens and the optical axis is α, and the rotation axis of the second spherical lens is , And the rotation angles in a plane perpendicular to the rotation axis of each lens are θx and θy.
, The lens is rotated by the angle Δθy shown below with respect to the second spherical lens, and When the rotation angle の of the second spherical lens is adjusted based on the output from the shake detection sensor, the following expression is obtained with respect to the first spherical lens. A camera shake correction apparatus characterized in that camera shake correction is performed by rotating the camera by an angle Δθx represented by: 【請求項２】 上記光軸とのなす角度αとβが等しく選
ばれ、そのときの補正回転角Δθy,Δθxとしては下記
のように選定されたことを特徴とする請求項１記載の手
振れ補正装置。 【数３】 【数４】 2. The camera shake correction according to claim 1, wherein the angles α and β formed by the optical axis are selected equally, and the correction rotation angles Δθy and Δθx at that time are selected as follows. apparatus. (Equation 3) (Equation 4) 【請求項３】 上記頂角可変プリズムを構成する第１お
よび第２の球面レンズに関連してその回転角を検出する
エンコーダが設けられ、 このエンコーダ出力に基づいて上記補正回転角Δθy,Δ
θxが算出されるようになされたことを特徴とする請求
項１記載の手振れ補正装置。3. An encoder for detecting a rotation angle of the first and second spherical lenses constituting the apex angle variable prism is provided, and the correction rotation angles Δθy, Δ are provided based on the encoder output.
2. The camera shake correction device according to claim 1, wherein θx is calculated. 【請求項４】 上記第１の球面レンズは平凹球面レンズ
であり、第２の球面レンズは平凸球面レンズであること
を特徴とする請求項３記載の振れ補正装置。4. The apparatus according to claim 3, wherein the first spherical lens is a plano-concave spherical lens, and the second spherical lens is a plano-convex spherical lens.