JP2002099015A - ブレ補正光学機器 - Google Patents
ブレ補正光学機器Info
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Abstract
除去すると共に、低周波成分をも含めて正確にブレを補
正することができるカメラ等のブレ補正光学機器を提供
する。 【解決手段】 基準値算出器によって得られた基準値ω
0 と振動検出信号ω’に基づいて、基準値ω0 の補正を
行うか否かの判断を補正実行判断部により行い、補正を
行う場合には、基準値補正部が基準値ω0 の補正を行
い、基準値ω0 が真の基準値ω0 に収束するのを早め
る。
Description
動を検出する振れ検出装置、及び、振れ検出装置を内蔵
した双眼鏡等の光学装置やカメラ等の撮影装置などのブ
レ補正光学機器に関するものである。
て加速度センサ又は角速度センサ(ジャイロ)などの手
振れ振動検出センサからの出力信号を積分してブレ量を
計算し、この計算結果に基づいて撮影光学系の光路中に
設けられたブレ補正光学系を駆動することにより、カメ
ラの受像面、例えばフィルム面や光電変換素子の受光面
の上での被写体像の移動を相殺又は軽減している。
力は、センサ内外部の電子回路によって信号処理されて
おり、手振れ等による振動が全くない(角速度がゼロ)
状態であってもセンサのいわゆるヌル電圧等の直流成分
が含まれるため、センサ出力より得られる角速度情報
は、ゼロとはならない。したがって、センサ出力をその
まま用いて積分してブレ量の算出を行うと、残留直流成
分の影響によりブレ量に誤差が含まれてしまう。つま
り、時間積分されたデータは、1次の単調増加/減少傾
向を有する。その大きさは、手振れ振動による角速度と
比較して無視できる程度ではない。また、この直流成分
は、温度や時間経過によっても左右される。
ハイパスフィルタ等を用いて直流成分を除去した出力の
みを得る方法や、センサ出力から移動平均などの演算結
果を出力値から差し引くという手法が行われている。こ
の場合、ハイパスフィルタを用いて十分な精度を得るた
めには、カットオフ周波数を1Hz程度と非常に低く設
定する必要がある。
すると、フィルタ出力が安定するために、数秒あるい
は、それ以上の時間がかかる場合があり、例えば、カメ
ラ等において、電源投入直後に撮影を行うような場合
に、フィルタ出力が安定しないために、ブレ補正の精度
が低くなるばかりか、却って悪影響を及ぼす場合があっ
た。このような問題を解決する手法として、特開昭63
−285424号公報等には、カットオフ周波数を状態
に応じて変更可能にして、フィルタ出力を早期に安定化
する発明が開示されている。
285424号公報等による手法では、応答をよくして
収束を早める場合には、カットオフ周波数を高くするの
で、十分な精度が得られないという問題があった。従来
は、出力安定時の精度と収束時の応答性とのいずれを優
先するかを選択することが必要であり、一方を優先する
と、他方の特性に不満が残る結果となっていた。
分の影響を速やかに除去すると共に、低周波成分をも含
めて正確にブレを補正することができるカメラ等のブレ
補正光学機器を提供することである。
解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容
易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付
して説明するが、これに限定されるものではない。すな
わち、請求項1の発明は、撮影光学系(3,4)と、前
記撮影光学系の少なくとも一部であって、前記撮影光学
系の光軸を偏光する補正光学系(4)と、振動を検出
し、振動検出信号を出力する振動検出部(8,9)と、
前記振動検出信号の基準値を演算する基準値演算部(7
2)と、前記補正光学系を駆動する駆動部(10)と、
前記基準値及び前記振動検出信号に基づき、前記振動に
よる被写体像のブレを補正するように前記駆動部の駆動
を制御する制御部(6,7)と、前記基準値に応じて前
記基準値演算部の出力を補正する基準値補正部(75)
と、を備えるブレ補正光学機器である。
補正光学機器において、前記基準値補正部(75)は、
所定時間後の基準値を予測して補正を行うこと、を特徴
とするブレ補正光学機器である。
補正光学機器において、前記基準値補正部(75)は、
基準値を予測して補正を行った後に、演算時点の振動検
出信号と、前記演算時点よりも所定時間前における基準
値との中間値によって補正を行うこと、を特徴とするブ
レ補正光学機器である。
と、前記撮影光学系の少なくとも一部であって、前記撮
影光学系の光軸を偏光する補正光学系(4)と、振動を
検出し、振動検出信号を出力する振動検出部(8,9)
と、前記振動検出信号の基準値を演算する基準値演算部
(72)と、前記補正光学系を駆動する駆動部(10)
と、前記基準値及び前記振動検出信号に基づき、前記振
動による被写体像のブレを補正するように前記駆動部の
駆動を制御する制御部(6,7)と、前記振動検出信号
に応じて前記基準値演算部の出力を補正する基準値補正
部(75)と、を備えるブレ補正光学機器である。
補正光学機器において、前記基準値補正部(75)は、
演算時点の振動検出信号と、所定時間前における基準値
との中間値によって補正を行うこと、を特徴とするブレ
補正光学機器である。
補正光学機器において、前記基準値補正部(75)は、
演算時点の振動検出信号と、所定時間前における基準値
との中間値によって補正を行った後に、所定時間後の基
準値を予測して補正を行うこと、を特徴とするブレ補正
光学機器である。
までのいずれか1項に記載のブレ補正光学機器におい
て、前記基準値補正部(75)は、前記基準値及び/又
は前記振動検出信号を確認することにより、基準値の補
正を実行するか否かを判断する補正実行判断部(75
a)を有すること、を特徴とするブレ補正光学機器であ
る。
補正光学機器において、前記補正実行判断部(75a)
は、前記基準値が一定の範囲内に収束しているか否かを
判断し、前記基準値が一定の範囲内に収束していない場
合に、基準値の補正を実行すると判断すること、を特徴
とするブレ補正光学機器である。
補正光学機器において、前記補正実行判断部(75a)
は、所定時間内において、前記基準値と前記振動検出信
号との差分値が所定値以上であって、前記差分値が正の
値であるときに+1とし、前記差分値が負の値であると
きに−1として計数を行い、前記計数の結果が、所定の
範囲を超えたときに、前記基準値が一定の範囲内に収束
していないと判断すること、を特徴とするブレ補正光学
機器である。
発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。 (第1実施形態)図1は、本発明によるブレ補正光学機
器の第1実施形態であるカメラを示す図である。このカ
メラは、カメラボディ1,レンズ鏡筒2を有しており、
カメラボディ1は、受像面5,カメラボディ内マイコン
6を備え、レンズ鏡筒2は、非ブレ補正光学系3,ブレ
補正光学系4,レンズ内マイコン7,角速度センサ8及
び9,補正光学系駆動装置10を備えている。
うに取付マウント1aを有し、この取り付けマウント1
aにレンズ鏡筒2を取り付け、被写体結像を受像面5上
に形成し、撮影可能となるカメラ本体であり、CCD等
の撮像素子又はフィルム等が設けられた受像面5を備え
ている。
種動作を制御する制御部であり、カメラボディ1内に設
けられ、レンズ内マイコン7と電気的に接続されてい
る。
脱可能な交換レンズであり、ブレ補正機能を有してい
る。
とともに被写体像を受像面5上に結像する光学系であ
る。
向に移動可能に設けられた光学系であり、非ブレ補正光
学系3と組合わせられて一つの撮影光学系を成してお
り、ブレ補正光学系4が補正光学系駆動装置10によっ
て駆動されて移動することにより、受像面5上に結像し
た像が移動し、ブレの補正を行う。
イコン6と電気的に接続され、レンズ内の各種動作を制
御する制御部である。カメラボディ内マイコン6とレン
ズ内マイコン7によって、撮影及びブレ補正に関する一
連の処理が行われる。
るピッチングおよびヨーイング方向の手振れ振動検出器
である。
ィ内マイコン6,レンズ内マイコン7,角速度センサ8
及び9によって得られたブレ量に基づいてブレ補正光学
系4の駆動を行う駆動部である。
説明するブロック図である。なお、実際の振れ検出及び
制御は、略直交する2軸分行われているが、簡単のた
め、以下の説明では、1軸分のみ説明する。まず、角速
度センサ8,9からの信号を増幅器71によって増幅し
て振動検出信号ω’(振れ波形)を得る。この段階にお
ける信号ω’は、センサのヌル電圧や温度、時間経過に
伴うドリフトなどの直流成分を含んでいる。
パスフィルタ(LPF)等から構成される基準値算出器
(基準値演算部)72を通して、カメラが静止している
状態における信号、すなわち、角速度ゼロの基準値ω0
のみを抽出する。従来の技術として説明したように、基
準値算出器72における基準値ω0 の演算結果は、演算
時以前に演算した基準値ω0 の値を反映するので、演算
時間が長くなるにしたがい、その精度が高くなる一方、
初期に得られた基準値ω0 の精度が低い場合には、その
悪影響がしばらく残ってしまう。
ω’及び基準値ω0 は、基準値補正部75を介して、一
定の場合に基準値ω0 が補正されて、ブレ角度演算器7
3に送られる。基準値補正部75については、後に詳し
く説明する。
出信号ω’から基準値ω0 を差し引いて手振れのみによ
る角速度ωを求める。像面ブレ量演算器74では、この
様にして得られた角速度ωを積分し、更にレンズ鏡筒2
の焦点距離情報等を考慮して受像面5上におけるブレ量
を算出する。ブレ補正光学系駆動部10は、像面ブレ量
演算器74が演算したブレ量に基づいてブレ補正光学系
4を駆動して、受像面5上の被写体のブレを補正する。
て像面でのブレ量を算出するので、従来の技術において
説明したように、わずかでも残留直流(オフセット)成
分があると、時間積分されたデータは、1次の単調増加
/減少傾向を有する。これを防ぐには、精度良く基準値
のみを算出する必要がある。例えば、基準値算出器72
のローパスフィルタのカットオフ周波数を、1Hz程度
あるいは、それ以下と十分低く設定する必要がある。し
かし、カットオフ周波数を低くすると、フィルタの出力
が安定収束した後の性能は、良好となるが、基準値ω0
の演算を開始したときの基準値ω0 が正しい値でない場
合、演算される基準値ω0 が正しい値に安定するのに数
秒あるいは、それ以上の時間を要する。
と精度の両立を計るために、ローパスフィルタのカット
オフ周波数を精度上必要なだけ十分低いまま変化させず
に、基準値補正部75によってローパスフィルタの出力
を観測し、基準値ω0 に対して補正を行うことによって
基準値ω0 の早期収束化を実現している。
説明する。図3は、基準値補正部75の動作の流れを示
すフローチャートである。図4は、基準値の補正を行う
ときの振動検出信号ω’及び基準値ω0 の波形を示す図
である。
カウンタの初期化(カウンタ=0)を行う。
が基準値ω0 を演算し、S102へ進む。
が、T1以下となっているか否か、すなわち評価窓範囲
内にあるか否かを判定する。t≦T1となっていなけれ
ば、S101に戻って基準値演算を継続し、t≦T1と
なっていれば、S103に進む。
と、基準値ω0 (t)との差分の絶対値が差分基準値E
RR_THを超えているか否かを判定する。差分基準値
ERR_THを越えている場合には、S104に進み、
差分基準値ERR_THを越えていない場合には、S1
05に進む。
gn(ω(t)−ω0 (t))の演算を行う。ここで、
sign(x)は、xの値によらずに、xが正の値であ
れば、+1を返し、xが負の値であれば、−1を返す符
号関数である。すなわち、ここでは、カウント加算法則
として、先の差分値が正であれば、カウンタに+1を、
また、差分値が負であれば、カウンタに−1を加算す
る。
1であるか否かの判定を行う。t=T1であれば、S1
06に進み、t≠T1であればS101に戻る。
ト規定値TH_CCを超えているか否かの判定を行う。
カウント規定値TH_CCを超えているときには、S1
07に進み、カウント規定値TH_CCを超えていない
ときは、補正の処理を抜ける。
値ω0 の補正を行い、その後、補正の処理を抜ける。
行うか否かの判断を行う補正実行判断部75aを有して
おり(図2)、S103からS106の動作は、この補
正実行判断部75aにより行われる。
値ω0 の初期値(図4中P1)と、評価時刻(T1)に
おける振れ波形の値(図4中P2)との中間値(図4中
P4)を用いる。 P4=(P1+P2)/2 式(1) そして時刻(T1)における初期値をP3からP4へ置
き換え、補正後の基準値ω0 とする。 P3=P4 式(2)
である。図5に示すように、評価時刻T1の次の時刻
(n=T1+1)から補正された基準値ω0 を用いて演算
がおこなわれるため、以降の演算収束を高速化すること
ができる。
ミリ秒程度、カウント規定値TH_CCを時刻T1間の
サンプリング回数の半分程度(1ミリ秒サンプリングの
場合では、TH_CC=25)と設定すれば、従来技術
に比べ大幅な演算量の増加を必要とすることなく、非常
に早く演算の収束化をすることが可能となる。
ω0 は、不連続な変化をすることになるが、ブレ量演算
に対しては、誤差要因を取り除いて積分演算を行うこと
となり、誤差要因に伴う発散を早急に抑えるので、演算
系としては、より安定する。
(t)と、基準値ω0 (t)とに基づき、基準値ω0 の
補正を行なうので、ヌル電圧等の直流成分やパンニング
による残存直流成分の影響を速やかに除去することがで
きる。また、基準値ω0 が真の基準値ω0 に収束するの
が速くなるので、撮影時には、正規の低周波成分をも含
めて正確にブレを補正することができる。
補正部75の動作が第1実施形態と異なるのみであるの
で、第1実施形態と共通する部分の説明は省略する。図
6は、第2実施形態における基準値補正部75の動作の
流れを示すフローチャートである。図7は、基準値の補
正を行うときの振動検出信号ω’及び基準値ω0 の波形
を示す図である。
01において基準値ω0 の初期値tmp1を保存する。
るか否かを判定する。評価時間に達している場合には、
S203に進み、評価時間でない場合には、基準値ω0
補正のフローを終了して、基準値ω0 の演算動作に戻
る。したがって、本実施形態における基準値ω0 補正の
フローは、オメガゼロ演算経過時間nが評価時間(t=
T2)に達した時にのみ実行される。
ける基準値ω0 の値tmp2を保存する。
(に相当する値)を求める。 θ=tmp2−tmp1 式(3) ここで、tmp1は、S201において保存した基準値
ω0 の初期値であり、tmp2は、時刻T2における基
準値ω0 である。なお、式(3)によるθは、時間で割
り算していないため、正確には、図7での傾きθを表す
ものではないが、それに相当する値であることに変わり
はない。
いて、傾きθの絶対値が、傾き基準値θth以上である
か否かを判定する。ここで、傾き基準値θthは、基準
値ω 0 の補正が必要であるか否かを判定するために設定
する値であり、傾き基準値θthよりも傾きθが大きけ
れば、基準値ω0 の補正が必要であると判定し、傾き基
準値θthよりも傾きθが小さければ、基準値ω0 が一
定の値に落ち着いていると考えられるので、基準値ω0
の補正は、不要であると判定する。したがって、傾きθ
の絶対値が、傾き基準値θth以上であるときは、S2
06に進み、傾きθの絶対値が、傾き基準値θthより
も小さいときには、基準値ω0 補正のフローを終了し
て、基準値ω0 の演算動作に戻る。
行う。本実施形態における基準値ω 0 の補正は、所定時
間後の基準値ω0 の演算値を予測することによって行
う。具体的には、一定時間内の基準値ω0 の変化を線形
変化とみなして、演算時刻(t=T2)での基準値ω0
(T2)=tmp2と基準値ω0 の初期値ω0 (0)=
tmp1とを通る直線Lを求める。なお、演算開始時の
値(初期値tmp1)が目標値から離れているほど直線
Lの傾きθが大きくなる。逆に、演算開始時の値が目標
値に近ければ傾きθが小さくなる。
も、このまま基準値の演算を継続した場合の演算結果
は、この直線Lに沿って推移するものと仮定する。そし
て、所定の時間(予測時間)後に到達する値を演算し、
これを予測値とする。そしてこの予測値を新たな基準値
ω0 (PP3)として、評価時間の次のサンプル時刻
(t=T2+1)から補正された基準値ω0 とする。
値(PP3)を演算する。
測時間を示すもので、ローパスフィルタの時定数等にも
依存するが、例えば、1秒先程度を設定する。WIND
は、傾き演算を行う評価時間窓であり、例えば、200
ミリ秒程度を設定する。
は、ローパスフィルタ演算であり時間が長いほど目標値
に近くなる(精度が向上する)ので、図7中の予測値
は、評価時間でのオメガゼロ値よりも目標値に近いこと
になる。式(4)の右辺が図7中の予測値(PP3)に
相当し、この予測値を評価時間の次のサンプリング時刻
(t=T2+1)から、補正された基準値ω0 を用いて
基準値ω0 の演算を実行することにより、基準値ω0 を
急速に目標値へ収束することができる。
を補正した場合と、補正を行わずに、従来の基準値ω0
の演算のアルゴリズムのみを実行した場合とを比較して
示した図である。図8からわかるように、基準値ω0 を
補正することによって、基準値が真の基準値ω0 に近づ
くのが速くなり、従来の基準値ω0 の演算のアルゴリズ
ムのみを実行した場合よりも早く目標値へ収束させるこ
とができる。
ω0 の予測を行い、演算時点の基準値ω0 をその予測値
によって置き換えるので、短時間の内に基準値ω0 の精
度を高くすることができる。
されることなく、種々の変形や変更が可能であって、そ
れらも本発明の均等の範囲内である。 (1)各実施形態において、基準値ω0 の補正を一度だ
け行う例を示したが、これに限らず、例えば、演算時間
中に複数回同様な補正を行なってもよい。この場合、更
なる基準値の高精度化が期待できる。
独立した実施形態として説明したが、これに限らず、例
えば、第1実施形態及び第2実施形態を組み合わせて演
算開始直後に第1実施形態を行い、その後更に第2実施
形態を行ってもよいし、その逆の順で行ってもよい。
れば、以下の効果を得ることができる。 (1)基準値及び/又は振動検出信号に応じて基準値演
算部の出力を補正する基準値補正部を備えるので、残存
直流成分の影響を速やかに取り除き、基準値を正しい値
に補正することができる。
値を予測して補正を行うので、基準値を精度よく補正す
ることができる。
出信号と、所定時間前における基準値との中間値によっ
て補正を行うので、補正に要する時間が短時間であって
も、精度よく基準値の補正を行うことができる。
と、演算時点の振動検出信号と所定時間前における基準
値との中間値による補正とを組み合わせて実行するの
で、振動状態に最適な基準値の補正を行うことができ、
短時間の内に高精度な補正を行うことができる。
行するか否かを判断する補正実行判断部を有するので、
必要なときにのみ補正を実行し、補正によって却って基
準値の精度を低下させるようなこともなく、常に基準値
の精度を高くすることができる。
範囲内に収束しているか否かを判断し、基準値が一定の
範囲内に収束していない場合に、基準値の補正を実行す
ると判断するので、基準値の精度を一定以上に保つこと
ができる。
であるカメラを示す図である。
ック図である。
ャートである。
び基準値ω0 の波形を示す図である。
の流れを示すフローチャートである。
び基準値ω0 の波形を示す図である。
合と、補正を行わずに、従来の基準値ω0 の演算のアル
ゴリズムのみを実行した場合とを比較して示した図であ
る。
Claims (9)
- 【請求項1】 撮影光学系と、 前記撮影光学系の少なくとも一部であって、前記撮影光
学系の光軸を偏光する補正光学系と、 振動を検出し、振動検出信号を出力する振動検出部と、 前記振動検出信号の基準値を演算する基準値演算部と、 前記補正光学系を駆動する駆動部と、 前記基準値及び前記振動検出信号に基づき、前記振動に
よる被写体像のブレを補正するように前記駆動部の駆動
を制御する制御部と、 前記基準値に応じて前記基準値演算部の出力を補正する
基準値補正部と、 を備えるブレ補正光学機器。 - 【請求項2】 請求項1に記載のブレ補正光学機器にお
いて、 前記基準値補正部は、所定時間後の基準値を予測して補
正を行うこと、 を特徴とするブレ補正光学機器。 - 【請求項3】 請求項1に記載のブレ補正光学機器にお
いて、 前記基準値補正部は、基準値を予測して補正を行った後
に、演算時点の振動検出信号と、前記演算時点よりも所
定時間前における基準値との中間値によって補正を行う
こと、 を特徴とするブレ補正光学機器。 - 【請求項4】 撮影光学系と、 前記撮影光学系の少なくとも一部であって、前記撮影光
学系の光軸を偏光する補正光学系と、 振動を検出し、振動検出信号を出力する振動検出部と、 前記振動検出信号の基準値を演算する基準値演算部と、 前記補正光学系を駆動する駆動部と、 前記基準値及び前記振動検出信号に基づき、前記振動に
よる被写体像のブレを補正するように前記駆動部の駆動
を制御する制御部と、 前記振動検出信号に応じて前記基準値演算部の出力を補
正する基準値補正部と、 を備えるブレ補正光学機器。 - 【請求項5】 請求項4に記載のブレ補正光学機器にお
いて、 前記基準値補正部は、演算時点の振動検出信号と、所定
時間前における基準値との中間値によって補正を行うこ
と、 を特徴とするブレ補正光学機器。 - 【請求項6】 請求項4に記載のブレ補正光学機器にお
いて、 前記基準値補正部は、演算時点の振動検出信号と、所定
時間前における基準値との中間値によって補正を行った
後に、所定時間後の基準値を予測して補正を行うこと、 を特徴とするブレ補正光学機器。 - 【請求項7】 請求項1から請求項6までのいずれか1
項に記載のブレ補正光学機器において、 前記基準値補正部は、前記基準値及び/又は前記振動検
出信号を確認することにより、基準値の補正を実行する
か否かを判断する補正実行判断部を有すること、 を特徴とするブレ補正光学機器。 - 【請求項8】 請求項7に記載のブレ補正光学機器にお
いて、 前記補正実行判断部は、前記基準値が一定の範囲内に収
束しているか否かを判断し、前記基準値が一定の範囲内
に収束していない場合に、基準値の補正を実行すると判
断すること、 を特徴とするブレ補正光学機器。 - 【請求項9】 請求項8に記載のブレ補正光学機器にお
いて、 前記補正実行判断部は、所定時間内において、前記基準
値と前記振動検出信号との差分値が所定値以上であっ
て、前記差分値が正の値であるときに+1とし、前記差
分値が負の値であるときに−1として計数を行い、前記
計数の結果が、所定の範囲を超えたときに、前記基準値
が一定の範囲内に収束していないと判断すること、 を特徴とするブレ補正光学機器。
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JP4706094B2 JP4706094B2 (ja) | 2011-06-22 |
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