JP2002156673A

JP2002156673A - 手振れ補正装置

Info

Publication number: JP2002156673A
Application number: JP2000355249A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Asanuma; 俊也浅沼
Original assignee: Sigma Corp
Current assignee: Sigma Corp
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】振れを検出する角速度検出手段を用いて手振
れ補正量の算出を行う際に積算値である算出角の数値の
発散を防いだ手振れ補正装置を得る。【構成】振れを検出する角速度検出センサ１１と、振
れに起因する像振れを補正するための補正レンズ２１
と、補正レンズ２１を駆動するボイスコイルモータ２２
と、前記角速度検出センサ１１からの信号を演算し、補
正量を算出する演算回路１４からなり、補正量算出に先
立って、前記角速度検出センサ１１により得られた角速
度の微分値（角加速度）の状態を判別する角加速度判別
回路１７の判別結果と、前記角速度検出センサ１１から
の信号より前記補正レンズ２１の駆動量を算出し、この
算出結果に基づいてボイスコイルモータ２２を制御す
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、補正光学装置を有
する像振れ補正装置で、角速度検出装置を使用して、手
振れ補正量の算出を行う技術分野全般に関する。その代
表的な応用分野としては、カメラ・レンズ等の携帯型の
機器における防振装置用の手振れ補正量算出への適用が
ある。

【従来の技術】カメラに加わる手振れによる像振れを補
正するシステムが実用化されている。手振れによる像振
れを検出し、その検出値に応じて補正レンズを変位させ
て補正するシステムにおいて、カメラの振動を正確に検
出し、カメラの振動による光軸変化に対し、補正レンズ
を変位させるために角速度検出装置を使用してカメラの
振動を検出し、補正レンズの補正量の算出を行う技術が
ある。

【０００２】ここで角速度検出装置の代表的なセンサと
してジャイロセンサの説明をする。

【０００３】ジャイロセンサは、回転によって生じるコ
リオリの力を圧電セラミックの振動子で電気信号に変換
し、角速度に比例した電圧を検出するセンサである。出
力としては、基準電圧出力とセンサ出力よりなり、基準
電圧は、入力電圧の約半分程度の電圧が出力され、セン
サ出力は前出の角速度に比例した電圧が出力される。セ
ンサ出力は、基準電圧を基に出力されるが、オフセット
電圧が大きい。オフセット電圧が大きい事については、
静止時のセンサ出力が、基準電圧に対してずれていると
いう事になる。余り大きくずれると、センサ出力の範囲
が狭まる等の弊害もある。しかし、そこまでのずれでな
ければ、静止時のセンサ出力が特定できれば、その差分
をとれば、角速度は算出できる。静止時のセンサ出力を
あらかじめ読み込む事によりこれを解消させる様な従来
応用例はあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術でも述べた
が、静止時のセンサ電圧のオフセット電圧が大きく、ま
た、基準電圧のバラツキがある。また、静止時のセンサ
電圧のオフセット電圧、基準電圧の温度特性も大きく、
温度が定温より離れれば離れる程、バラツキは大きくな
るが、そこに何らかの温度特性はない。

【０００５】従来の技術で静止時のセンサ出力を読み込
む事によりこれを解消させているとしたが、まだ不十分
である。例えば、電源５Ｖ入力の標準的なジャイロセン
サの場合、１０Ｈｚで１ｄｅｇの往復運動でもセンサ出
力は１０〜２０ｍＶの出力にしか過ぎない。一方、静止
時の出力のバラツキは定温でも±３００ｍＶ程度、更
に、温度を広げ使用範囲（−５〜７５℃）では±１Ｖ程
度になる。また、基準電圧のバラツキも±３００ｍＶ程
度はある。計測の途中に一寸した温度変化でもセンサ出
力程度の変化は発生してしまう。

【０００６】また、角速度は時間で積分すれば角度に変
換できる。一般的な応用として角度を求めるために、得
られた電圧、若しくは、最終的な電圧をＡ／Ｄ変換し、
積算していく事もできる。この場合、静止時のセンサ出
力電圧がずれていると、センサ出力を積算して行けば、
静止時のセンサ出力電圧も積算してしまう。その結果、
積算値である算出角の数値は発散してしまう事もある。
カメラ・レンズ等の携帯機器で、ＣＰＵによってＡ／Ｄ
変換や手振れ補正量の演算を行うとすると、角速度検出
にそれ程の処理時間を割けないという問題点がある。

【０００７】また、実際にＡ／Ｄ変換を行っている間
も、サンプリングしている時間はそれ程長くない。例え
ば、２０μｓ位の標準的なＡ／Ｄ変換を想定しても、サ
ンプリング時間はその４分の１程度であり、また、ＣＰ
Ｕが割ける処理時間を考えると全工程中のサンプリング
時間は１％程度になってしまう。これでは、手振れの状
態を正確に特定する事は難しいという問題点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

【０００９】静止時のセンサ出力電圧がずれて、センサ
出力を積算して、静止時のセンサ出力電圧も積算してし
まことにより、積算値である算出角の数値の発散を防ぐ
ために、本発明では、角速度の微分値（角加速度）が極
大になるタイミングを振れの振幅の中心点と見なすこと
により算出値の発散を防いだ。また、角加速度が極小に
なるタイミングを振れの振幅の最大変位値と見なし、そ
の振れをモデル化することにより特定した。

【００１０】すなわち、振れを検出する角速度検出手段
と、前記振れに起因する像振れを補正するための光学補
正手段と、前記光学補正手段を駆動する駆動手段と、前
記角速度検出手段からの信号を演算し、補正量を算出す
る演算手段からなる手振れ補正装置において、補正量算
出に先立って、前記角速度検出手段により得られた角速
度の微分値（角加速度）の状態を判別する角速度判別手
段の判別結果と、前記角速度検出手段からの信号より前
記光学補正手段の駆動量を算出し、この算出結果に基づ
いて前記駆動手段の駆動を制御する制御手段とを備える
ことで課題を解決した。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を説明する。図１は
本発明を適用した手振れ補正装置のブロック図である。
図において、１１がジャイロセンサ等に代表される角速
度を検出する角速度検出センサ、１２が帯域フィルタ、
１３がＡ／Ｄコンバータ、１４が演算回路、１５が微分
器、１６がＡ／Ｄコンバータ、１７が角速度判別回路、
２１が振れを補正する補正レンズ、２２が電磁力を発生
して、ｘ軸方向及びｙ軸方向に補正レンズ２１を駆動す
るボイスコイルモータ、２３がボイスコイルモータ２２
を制御する駆動回路である。

【００１２】角速度検出センサ１１の出力は、帯域フィ
ルタ１２により、ＤＣ成分と高周波のノイズ成分を除去
する。帯域フィルタ１２を介したセンサ出力はＡ／Ｄコ
ンバータ１３に直接入力し、デジタル信号に変換され演
算回路１４に入力する。一方の帯域フィルタ１２を介し
たセンサ出力は、角速度から角加速度を得るために微分
器１５を介し、そして、Ａ／Ｄコンバータ１６に入力す
る。Ａ／Ｄコンバータ１６でデジタル信号に変換された
角加速信号は角加速度判別回路１７で極大になるタイミ
ングの振れか、極小になるタイミングの振れかの判別を
行い、演算回路に信号を入力する。２つのＡ／Ｄコンバ
ータ１３，１６でアナログ信号からデジタル信号に変換
されたデジタル信号をもとに演算回路１４は、手振れの
補正量を算出する。算出された補正量に基づいて駆動回
路２３はボイスコイルモータ２２を制御し、補正レンズ
２１を駆動させる。

【００１３】ここで、微分器１５の出力である微分値
（角加速度）が、極大である時、振れの中心点である可
能性があり、振れの振幅の中心点と見なす。また、微分
器１５の出力である微分値（角加速度）が極小になるタ
イミングが振れの振幅の最大変位値と見なすことができ
る。そして、中心時、及び、最大変位時のタイミングや
積算数値をリセットさせることで算出角の数値の発散を
防ぐことが可能になる。

【００１４】これは、例えば、振り子の動きを考える
と、角速度の方向が反転する点は、振り子は最高到達高
所にあり、その時の振り子の速度は０になり、角加速度
も方向が逆転になるので最大になる。振り子が最低所を
通過する時、振り子の角速度は最大になり、角加速度は
０になる。手振れの振れについて適用すると、最大変位
の場所では、それ以上の変位にならないで、方向が逆転
するのだから、角速度は０になり、角加速度は最大にな
る。

【００１５】振れの中心点辺りでは、速度は最大にな
り、角加速度は０になる。手振れの角度変位を正弦波と
してモデル化し、その時間微分の角速度を正弦波の微分
である余弦波としてモデル化し、更にその時間微分の角
加速度を余弦波の微分である正弦波としてモデル化でき
る様な手振れも決して珍しくはないが全て手振れをこれ
に置き換えるのは問題である。しかし、上端の最大変位
と下端の最大変位の振幅が同じ位の振動を繰り返し、そ
の中心点付近で角速度が最大になるというモデル化は手
振れ状態においては問題とならない。

【００１６】手振れ補正とは、周波数０．５〜２０Ｈｚ
程度の振動に対して、その振動を検出して、その検出値
に応じた光軸変化変位を補正レンズにさせ像補正を可能
にしている。手振れの補正を必要としている状態とは、
光軸の必要補正は時間と共に刻々と変わっている状態で
ある。撮影時間内（シャッタが空いている間）、必要な
光軸補正に対して、ある角度分一様にずれた光軸補正を
し続ければ、手振れ補正は可能である。

【００１７】逆に一瞬一瞬をとれば、必要な光軸補正に
対して近い補正をしても、実際に光軸補正との差がまち
まちなら、ブレた様な結果になってしまう。レンズの無
補正位置とは、レンズが静止時は、光学的に影響を及ぼ
さない位置になる。補正手段を有効にした場合は、最大
変位の上端と下端の平均の位置を補正の中心にしても、
角速度は最大、角加速度は０の位置を補正の中心にして
も手振れの補正はできる。この際、角加速度について注
目し、極大になるタイミングを振れの振幅の中心点と見
なしたり、角加速度が極小になるタイミングを振れの振
幅の最大変位値と見なす事により、手振れ波形の特定や
補正制御を容易にする事ができる。

【００１８】本説明では、角速度から角加速度を得るた
めハード的な微分器１５で説明したが、演算回路１４で
微分計算を行う構成でも可能である。また、角速度検出
センサ１１の出力レベルによっては、増幅器が必要にな
る。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
静止時のセンサ電圧のオフセット電圧が大きく、また、
基準電圧のバラツキがあっても、また、静止時のセンサ
電圧のオフセット電圧、基準電圧の温度特性が大きくて
も、角速度の微分値（角加速度）が極大になるタイミン
グを振れの振幅の中心点と見なすことと、角速度の微分
値（角加速度）が極小になるタイミングを振れの振幅の
最大変位値と見なすことで、検出精度を上げることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した手振れ補正装置のブロック図
である。

【符号の説明】

１１角速度検出センサ１２帯域フィルタ１３Ａ／Ｄコンバータ１４演算回路１５微分器１６Ａ／Ｄコンバータ１７角速度判別回路２１補正レンズ２２ボイスコイルモータ２３駆動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装置に加わる振れを検出する角速度検出
手段と、前記振れに起因する像振れを補正するための光
学補正手段と、前記光学補正手段を駆動する駆動手段
と、前記角速度検出手段からの信号を演算し、補正量を
算出する演算手段からなる手振れ補正装置において、補
正量算出に先立って、前記角速度検出手段により得られ
た角速度の微分値（角加速度）の状態を判別する角加速
度判別手段の判別結果と、前記角速度検出手段からの信
号より前記光学補正手段の駆動量を算出し、この算出結
果に基づいて前記駆動手段の駆動を制御する制御手段と
を備えた手振れ補正装置。