JP2004294571A - Shake correcting device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ、レンズ、ビデオ、双眼鏡等の光学装置でレンズの一部又は全部を動かすことにより像ブレを補正するブレ補正装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のブレ補正装置は、カメラのブレを防止するために、カメラの振れを検知し、カメラの振れに沿って、レンズの一部を動かすことにより、フィルム面上の像ブレを補正するものである。
【0003】
図9は、カメラのブレを補正するブレ補正システムの概念図である。
カメラ2のブレは、6自由度を有しており、3自由度の回転運動であるピッチング・ヨーイング・ローリング運動と、3自由度の並進運動であるX・Y・Z方向の運動とに分けられる。カメラのブレ補正は、通常、ピッチング,ヨーイングの2自由度の運動に対して行っている。
【0004】
カメラのブレ運動は、角速度センサ3x,3yによりモニタされる。角速度センサ3x,3yは、通常回転により生じるコリオリ力を検出する圧電振動式角速度センサであって、角速度センサ3xは、ピッチングブレ検出用の角速度計であり、角速度センサ3yは、ヨーイングブレ検出用の角速度計である。
【0005】
ブレ補正を行う場合には、この角速度センサ3x,3yの出力をCPU20に送り、CPU20は、ブレ補正レンズ4の目標駆動位置を算出する。CPU20は、ブレ補正レンズ4を目標駆動位置に駆動するために、電圧ドライバー32x,32yに指示信号を送り、電圧ドライバー32x,32yは、この指示信号に沿ってそれぞれVCM6x,6yへの電力供給を行う。このVCM6x,6yによって、ブレ補正レンズ4が駆動される。このようにブレに応じてブレ補正レンズ4を駆動することにより、ブレ補正を行うことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、3脚固定時のブレ(3脚ブレ)も問題視されている。3脚にカメラを固定しても像ブレを生じてしまうことは周知である。そのブレ角は、0.001〜0.01deg程度あり、焦点距離400mmの望遠型レンズを用いて撮影を行うと、像面において70μm程度のブレとなる。
3脚固定時の3脚ブレを補正する場合に、3脚固定時のセンタバイアスの影響を考慮する必要がある。センタバイアス技術は、補正範囲をピッチ方向、ヨー方向にそれぞれ均等に持たせるために用いられている。具体的には、センタバイアスを掛けることにより、ブレ補正レンズ4を可動範囲の中心付近に位置させ、X及びY方向(図中、ブレ補正レンズ4の座標軸に対応)の可動量をほぼ均等にすることが可能となる。
【0007】
しかし、3脚固定時に、ブレ補正レンズ4にブレが加わらなくなると、ブレ補正レンズ4は、センタバイアスの影響で、ブレ補正レンズ4の可動中心に向かって、ゆっくりと動き出してしまう。このブレ補正レンズ4の動きによって、ファインダー内の像も移動することになる。この像の移動は、撮影者等にとって、不快な動きとなる。
【0008】
本発明の課題は、3脚固定時に、ブレ補正レンズが可動中心に向かって動き出すことを抑え、像の不快な動きを抑制することができるブレ補正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】
本発明は、以下のような解決手段により、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、振れを検出する振れ検出部(3)と、像ブレを補正するブレ補正部(4)と、前記ブレ補正部(4)を駆動する駆動部(6)と、前記ブレ補正部(4)の位置を検出する位置検出部(7)と、前記振れ検出部(3)の出力から前記ブレ補正部(4)の目標位置信号(Ic)を演算し、前記目標位置信号(Ic)に基づいて、前記駆動部(6)を制御する駆動制御部(20,S102,103,111,112,113)と、前記位置検出部(7)から得られた位置情報(Ir)又は前記目標位置信号(Ic)に基づいて、前記目標位置信号(Ic)に対して、前記ブレ補正部(4)が所定の向心位置へ向かうようにバイアスを与えるバイアス部(20,S101)と、前記バイアス部(20,S101)の前記向心位置を修正するバイアス修正部(20,S104〜110)と、を備えたブレ補正装置である。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1に記載のブレ補正装置において、前記振れ検出部(3)の出力から、このブレ補正装置が搭載された機器の支持状態が手持ちか固定かを判定する支持状態判定部(20,S104)を備え、前記バイアス修正部(20,S104〜110)は、前記支持状態判定部(20,S104)が固定と判定した場合に、前記バイアス部(20,S101)の向心位置を、その判定時の前記ブレ補正部(4)の中心位置とすること、を特徴とするブレ補正装置である。
【0011】
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載のブレ補正装置において、前記バイアス修正部(20,S104〜110)は、前記支持状態判定部(20,S104)が固定と判定した場合に、前記向心位置に向うバイアス量を強くすること、を特徴とするブレ補正装置である。
【0012】
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のブレ補正装置において、前記振れ検出部(3)で検出した信号の高周波数ノイズ成分を除去するローパスフィルタ(31)を備え、前記駆動制御部(20,S102,103,111,112,113)は、前記支持状態判定部(20,S104)が固定と判定した場合に、前記ローパスフィルタ(31)のパラメータを高周波側に変更すること、を特徴とするブレ補正装置である。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について、更に詳しく説明する。
図1は、本発明によるブレ補正システム100の実施形態の概要を示すブロック図である。なお、本明細書中、ブレ補正とは、ピッチング方向とヨーイング方向の補正を行うことをいう。また、図1では、ピッチング方向のブレ補正システム100について説明するが、ヨー方向のブレ補正システムに関しても同様である。また、カメラ2は、図9で示したカメラ2のYZ平面での断面図に対応しており、同一部材には、同一符号を付し、重複部分についての説明を適宜省略する。
【0014】
本実施形態によるブレ補正システム100は、カメラ2、レンズCPU20等を備えている。カメラ2とレンズCPU20は、ローパスフィルタ(以下、適宜LPFとする)31、電圧ドライバー32x,32y等を介して接続されている。また、レンズCPU20は、レンズ接点33を介して、ボディCPU40、レリーズスイッチ41等に接続されている。
カメラ2は、鏡筒1等を備えている。鏡筒1は、撮影光学系のレンズ9,10,11と、レンズ9,10,11の支持台12,13,14と、角速度センサ3と、ブレ補正レンズ4と、ブレ補正レンズ4を固定するためのレンズ室5と、ブレ補正レンズ4を駆動するためのVCM6と、ブレ補正レンズ4の位置を検出するための補正レンズ位置検出部7と、ブレ補正レンズ4のロック部8と、ブレ補正SW15等を備えている。また、ブレ補正レンズ4は、ピッチング方向のブレによる光軸16の傾きを補正するように上下に移動できる。
【0015】
以下、各部材の機能等について詳しく説明する。
図2は、角速度センサ3の支持構造を示す図である。
角速度センサ3は、振れを検出する振動ジャイロ型のセンサであり、図2に示すように、弾性支持されている。この角速度センサ3は、電気基板18のランド部(不図示)に半田付けされている。電気基板18は、穴部18aを有し、この穴部18aには、ブチルゴム製等のブッシュ部19がはめ込まれ、ネジ17によって鏡筒1に固定されている。
【0016】
ブッシュ部19を用いる理由は、一連の露光シーケンス中、ミラーのアップ、ダウン動作やシャッタ走行に伴うインパルス的な衝撃を角速度センサ3に伝わり難くするためである。
また、ブッシュ部19の硬度について説明する。カメラを3脚に固定した際に生じる振れの周波数帯域は約4〜35Hzであり(図3参照)、撮影者がカメラを手でホールドしたときの振れの周波数帯域に比べて高いので、ブッシュ部19の硬度を低くすると3脚振れの周波数に対して角速度センサ3の出力に遅れを生じてしまう。そのため、ブッシュ部19の硬度は、3脚振れの周波数より高い共振周波数で支持されるように設定されている。
【0017】
図1の説明に戻る。角速度センサ3の出力は、ローパスフィルタ31を介して高周波数ノイズ成分の除去を行う。次に、A/Dコンバータで量子化され、レンズCPU20内に入力される。
レンズCPU20内に入力された角速度データω1は、その中心レベルを得るために、LPF処理部21でLPF処理が行われる。また、このLPF処理は、角速度センサ3のドリフトの影響を排除する機能も兼ねている。
【0018】
LPF処理では、カットオフ周波数fcの異なるLPF1とLPF2を選択的に用いる。
LPF1は、通常撮影用のカットオフ周波数を有するフィルターであり、例えば、0.1Hz程度のカットオフ周波数に設定する。
LPF2は、3脚判定時(ブレ判定方法に関しては、後述する)に用いるフィルターであり、例えば、2Hz程度のカットオフ周波数に設定する。また、カットオフ周波数の関係は、LPF1<LPF2とする。
【0019】
ここで、カットオフ周波数の選択について説明する。
図3は、角速度センサ3のドリフト、手振れ及び3脚振れの周波数分布を示す図である。なお、横軸を周波数、縦軸をブレ角度とする。
図3に示したように、手持ち撮影時の振れの周波数帯域は、約0.1〜10Hz、3脚固定時の周波数帯域は、約4〜35Hzであり、周波数帯域が異なる。また、角速度センサ3は、電源投入時に、その出力にドリフトが生じる。手持ち撮影の場合には、カットオフ周波数fcをLPF1に設定し、角速度センサ3のドリフト成分を極力除去するようにする。
【0020】
3脚固定時の場合には、カットオフ周波数fcをLPF2とする。3脚振れの周波数成分は、手振れの周波数成分と比較して高い周波数に位置する。また、3脚ブレ角度は、手振れに比較して小さく、相対的に角速度センサ3のドリフトの影響を受けやすくなる。
従って、3脚ブレ補正時には、LPF処理部21のカットオフ周波数fcを手ブレ補正時のfcと比較して高く設定(LPF1<LPF2)し、ドリフトの除去効果を高める必要がある。
【0021】
図1の説明に戻る。LPF処理部21の出力ω2が角速度データω1から減算され、補正する必要のある角速度データω3が演算により求められる。
速度バイアス処理部22は、減算後の角速度データω3から速度バイアスデータs1を減算する。速度バイアス処理は、ブレ補正レンズ4にバイアス中心位置Biniへの向心力を与えるためのものである。この速度バイアスデータs1は、補正レンズ位置検出部7で検出された補正レンズ位置情報lrから、バイアス中心位置Biniを減算処理した後に、速度バイアステーブルを乗算して求められる。バイアス中心位置Biniは変数である。
【0022】
ここで、速度バイアステーブルについて説明する。
図4は、速度バイアス処理部22で用いられる速度バイアステーブルを示す図である。なお、横軸を補正レンズ位置lr、縦軸を速度バイアスデータs1とする。
速度バイアスデータs1は、補正レンズ位置lrの3次関数である。速度バイアス定数KBは、通常撮影用のKB1と3脚判定時のKB2と2種類の定数を有している。KB1とKB2の関係は、KB1<KB2であり、3脚判定時の方がよりセンタバイアス力は強く作用する。これは、3脚固定時のブレ量が小さいために、角速度センサ3のドリフトによって、ブレ補正レンズ4が過剰に動いてしまうのを防ぐためである。
また、本実施形態では、速度バイアステーブルを3次関数としたが、2次又は1次としてもよい。また、速度バイアスデータs1の演算に、補正レンズ位置lrの代わりに、補正レンズ目標位置lcを用いても同等の結果が得られることは自明である。
【0023】
図1の説明に戻る。速度バイアスデータs1を角速度データω3から減算後に(角速度データω4=ω3−s1とする)、目標速度変換部23は、ズームエンコーダ24から得られる焦点距離情報fと、フォーカシングエンコーダ25により得られる被写体(絶対)距離情報Dと、EEPROM26に書き込まれたレンズ固有の情報αとに基づいて、角速度データω4を、ブレ補正レンズ4の目標速度情報Vcに変換する。
目標速度情報Vcは、以下の数式で算出される。
Vc=β×D×ω4/α
β:横倍率(焦点距離情報fと被写体距離情報Dとから算出される値)
α:ブレ補正係数(ブレ補正レンズ4の駆動量に対するフィルム面上での補正比)
ブレ補正レンズ4の目標速度情報Vcは、積算演算部27に入力され目標位置情報lcに変換され、制御部28に入力される。制御部28は、ブレ補正レンズ4の目標位置情報lc通りにブレ補正レンズ4が駆動されるように追従制御を行う。制御部28の入力部は、ブレ補正レンズ4の目標位置情報lcであり、また、もう一つの入力部は、補正レンズ位置検出部7によって得られたブレ補正レンズ4の位置情報lrである。
【0024】
制御部28は、ブレ補正レンズ4の目標位置情報lcとレンズ位置情報lrの偏差を用いてPID制御を行う。
図5は、制御部28の動作原理を示すブロック図である。
制御部28は、まず、目標位置情報lcからレンズ位置情報lrを減算し、その数値に比例定数Kpを乗算する(比例項)。
更に、目標位置情報lcからレンズ位置情報lrを減算した結果と、1サンプリング前の減算した情報とを加算し、その数値に積分定数Kiを乗じる(積分項)。
また、目標位置情報lcからレンズ位置情報lrを減算した結果から、1サンプリング前の減算した情報を減算し、その数値に微分定数Kdを乗算する(微分項)。ここで、ZはZ変換を表し、1/Zは1サンプリング前の情報を示す。
比例定数Kpを掛けた結果と積分定数Kiを掛けた結果と微分定数Kdを掛けた結果、全てを加算しPID制御部の出力とする。
【0025】
図1の説明に戻る。制御部28の出力は、デジタル駆動信号として、D/Aコンバータを介して、電圧ドライバー32x,32yに入力される。電圧ドライバー32xは、駆動信号に対し、スイッチングを行い、ブレ補正レンズ4の駆動用VCM6のコイル部(不図示)に電圧を印加し、VCM6の駆動を行う。また、ブレ補正レンズ4の位置は、補正レンズ位置検出部7によってモニタされ、A/Dコンバータを介して、レンズCPU20内の制御部28にフィードバックされる。また、レンズCPU20は、電圧ドライバー32yを介して、ロック部8への通電を制御し、ブレ補正レンズ4のロック、アンロックの駆動指示を行うことができる。
【0026】
レンズCPU20は、レンズ接点33を介して、ボディCPU40と通信を行う。ボディCPU40には、レリーズスイッチ41の情報が入力され、レリーズスイッチ41が半押し又は全押しされたかを検知することができる。レリーズスイッチ41の半押しONに同期して、ボディCPU40からブレ補正開始コマンドが、また、半押しOFFに同期して、ブレ補正停止コマンドがレンズCPU20に送られる。
【0027】
レンズCPU20は、ブレ補正SW15の状態をモニタする。レンズCPU20は、ブレ補正SW15がONであれば、ブレ補正制御を行い、ブレ補正SW15がOFFであれば、カメラ2からのブレ補正開始コマンドを無視して、ブレ補正制御を行わない。
【0028】
次に、ブレ判定方法について説明する。
図6は、ブレ判定の処理を詳細に示す図である。なお、この処理は、後述する図7のステップS104に対応している。
ブレ判定は、カメラが手持ちの状態か、3脚などに固定された状態かを判断するものである。ブレ判定は、角速度センサ3のドリフト成分を除去した角速度データω3(図1参照)に対して行う。また、手持ちのときに検出される角速度データω3は、3脚などに固定されているときと比較して振幅が大きく、周波数も低くなる。一方、固定されているときに検出される角速度データω3は、振幅が小さく、周波数が高い。
【0029】
そこで、図6に示すように、振幅値にしきい値ωkを設定し、サンプリング間隔stで振幅値を取り込み、しきい値ωkと振幅値の大小を比較し、しきい値より大きい回数を一定時間(n×st時間)カウントする。
図中では、丸で囲んだ部分がカウントされる。カウント回数kが一定時間内に、あるしきい回数rより大きくなった場合(r=<k)に、手ブレと判定する。逆に、カウント回数がr>kであれば3脚固定と判断する。判定を終了すると、カウント回数kを0にリセットする。
【0030】
図7は、本発明によるブレ補正システム100でのバイアス中心位置の選択方法に関するフローチャートである。なお、以下の各ステップ(S101〜113)は、レンズCPU20の各処理を示している。フロー図は、ブレ補正SW15がONの状態で、レリーズ半押しONとなって、ブレ補正が開始される時点から示す。
【0031】
ステップS101で初期値設定が行われる。初期設定では、3脚用のカットオフ周波数fc=LPF2、バイアス定数KB=KB2が設定される。また、バイアス中心位置Biniをロック中心位置に、目標レンズ位置lcをロック中心位置に設定し、さらに、FLAG=1に設定する。
ここで、FLAGについて説明すると、FLAGは、3脚固定用のカットオフ周波数とバイアス定数が設定された場合に、FLAG=1を設定し、一方、手振れ用のカットオフ周波数とバイアス定数が設定された場合に、FLAG=0を設定する。
【0032】
ステップS102では、制御が開始され、ブレ補正レンズ4が目標レンズ位置lc(この場合は、ロック中心位置)に向かって移動し、ロック解除可能な状態とする。
ステップS103では、ロックが解除される。
ステップS104では、ブレ判定がなされる(図6参照)。手ブレであると判断されればステップS105へ、3脚固定であると判断されればステップS106へ進む。
ステップS105では、手振れ用のカットオフ周波数fc=LPF1、バイアス定数KB=KB1が設定され、さらに、バイアス中心位置Biniをロック中心位置に設定する。次のステップS107においてFLAGが0に設定され、ステップS110へ進む。
【0033】
一方、ステップS104のブレ判定において3脚固定であると判断された場合に、ステップS106に進み、FLAG=0か否か判定される。FLAG=0がYesであれば、前回のブレ判定において手ブレと判定されていたことを意味するので、次のステップS108に進み、3脚用のfc=LPF2、バイアス定数KB=KB2とし、バイアス中心位置Biniを現在のレンズ位置lrに設定する。
但し、バイアス中心位置Biniは、ブレ補正レンズ4のソフトリミットに対し、余裕を持たせる必要がある。この理由は、ブレ補正レンズ4がソフトリミットに達すると、ブレ補正効果を失ってしまうからである。具体的には、バイアス中心位置Biniがソフトリミット近傍にある場合、ブレ補正レンズ4は、バイアス中心位置Biniを駆動中心として動作することになり、ブレ補正レンズ4がソフトリミットに達する可能性が高くなってしまうことを想定している。
【0034】
ステップS109でFLAG=1とし、ステップS110へ進む。ステップS106において、FLAG=0がNoと判断された場合に、前回のブレ判定でも3脚固定と判定されていたことを意味するので、バイアス中心位置Biniの再設定は行わず、そのままステップS109へ進む。ステップS109ではFLAG=1に設定され、ステップS110へ進む。
【0035】
ステップS110では、ブレ補正ストップか否か判断され、YesならステップS111へ進み、ブレ補正レンズ4をロック可能な位置に移動させ、制御停止となる。続くステップS112でロックがなされ、ステップS113でENDとなる。一方、NOであればブレ補正継続となり、再びステップS104へ戻りブレ判定がなされる。
【0036】
次に、図8を用いて、バイアス中心位置Biniを変更することによる効果を説明する。図8(a)は、バイアス中心位置を変更できない従来例の波形図であり、同じく図8(b)は、バイアス中心位置を変更できる本実施形態の波形図である。なお、横軸を時間time、縦軸をブレ補正レンズ4の位置lrとする。
ここで、図中aの領域は、ブレが大きく3脚固定判定が行われなかった領域を示し、また、図中bの領域は、3脚固定判定が行われた領域を示す。この状況の具体例としては、3脚にカメラを固定した状態でコマンドダイヤル等の操作を行った結果、大きく揺らしてしまい、手ブレと判定され、手ブレ補正が行われ(図中a領域)、そして、揺れが徐々に小さくなり、3脚固定判定され、3脚ブレ補正が行われる(図中b領域)という例が挙げられる。
【0037】
図8(a)中の波形Xは、バイアス中心位置がブレ補正レンズ4の可動範囲中心位置であるlr0、1ヶ所のみに設定されている場合(従来例)の波形である。従来例では、この波形Xに示すように、3脚固定判定されると、ブレ補正レンズ4はセンタリングされるため、現在のレンズ位置+lr1からバイアス中心位置lr0に向かって移動する。このときファインダー内の像も、ブレ補正レンズ4の移動とともに動いてしまう。このセンタリングの移動は、手持ちのときは、ブレ量が大きいため分かり難いが、3脚固定時はブレ量が小さいので、この動きが目立つ。
【0038】
一方、図8(b)中の波形Yは、本実施形態に示す、バイアス中心位置Biniを変更することができる場合の波形である。
本実施形態によれば、この波形Yに示すように、3脚判定されたときに、バイアス中心位置Biniを初期設定のlr0から現在のブレ補正レンズ4の補正レンズ位置+lr1に再設定することで、現在のブレ補正レンズ4の位置を中心にバイアスをかけ、ブレ補正レンズ4がロック中心位置に向かって動き出すことを抑え、像の不快な動きを抑制することができる。
【0039】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、(1)位置検出部から得られたブレ補正部の位置情報、又は、振れ検出部の出力から得られたブレ補正部の目標位置信号に基づいて、この目標位置信号に対して、ブレ補正部が所定の向心位置へ向かうようにバイアスを与えると共に、この向心位置を修正できるようにしたので、3脚固定時に、ブレ補正レンズが可動中心に向かって動き出すことを抑え、像の不快な動きを抑制することができる。
【0040】
(2)3脚固定時に、その判定時のブレ補正レンズの中心位置を、向心位置とするようにしたので、ブレ補正レンズの移動距離を小さくすることができる。
【0041】
(3)3脚固定時に、ブレ補正レンズが向心位置に向かうバイアス量を強くするようにしたので、ブレ補正レンズが過剰に動くことを抑制することができる。
【0042】
(4)3脚固定時に、ローパスフィルタのパラメータを高周波側に変更するようにしたので、3脚ブレに伴う高周波からノイズ成分を除去し、ブレ補正レンズの向心位置を高い精度で算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるブレ補正システム100の実施形態の概要を示すブロック図である。
【図2】角速度センサ3の支持構造を示す図である。
【図3】角速度センサ3のドリフト、手振れ及び3脚振れの周波数分布を示す図である。
【図4】速度バイアス処理部22で用いられる速度バイアステーブルを示す図である。
【図5】制御部28の動作原理を示すブロック図である。
【図6】ブレ判定の処理を詳細に示す図である。
【図7】本発明によるブレ補正システム100でのバイアス中心位置の選択方法に関するフローチャートである。
【図8】(a)バイアス中心位置を変更できない従来例の波形図、(b)バイアス中心位置を変更できる本実施形態の波形図である。
【図9】カメラのブレを補正するブレ補正システムの概念図である。
【符号の説明】
3 角速度センサ
4 ブレ補正レンズ
6 VCM
7 補正レンズ位置検出部
20 レンズCPU
21 LPF処理部
22 速度バイアス処理部
23 レンズ目標速度変換部
27 積分演算部
28 制御部
31 ローパスフィルタ
100 ブレ補正システム
Ic 補正レンズ目標位置
Ir 補正レンズ位置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a blur correction device that corrects image blur by moving a part or all of a lens in an optical device such as a camera, a lens, a video, and binoculars.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of image stabilization device detects camera shake to prevent camera shake, and corrects image shake on the film surface by moving a part of the lens along with camera shake. Is what you do.
[0003]
FIG. 9 is a conceptual diagram of a shake correction system for correcting camera shake.
The
[0004]
The camera shake motion is monitored by the
[0005]
When performing shake correction, the outputs of the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, blurring when the three legs are fixed (three-leg blurring) has been regarded as a problem. It is well known that image blur occurs even when a camera is fixed to a tripod. The blur angle is about 0.001 to 0.01 deg. When photographing is performed using a telephoto lens having a focal length of 400 mm, the blur on the image plane is about 70 μm.
When correcting tripod blur when the tripod is fixed, it is necessary to consider the influence of the center bias when the tripod is fixed. The center bias technique is used for equally providing a correction range in each of the pitch direction and the yaw direction. Specifically, by applying a center bias, the
[0007]
However, when the
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a blur correction device capable of suppressing a blur correction lens from moving toward a movable center when a tripod is fixed, and suppressing an unpleasant movement of an image.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above problem by the following means. In addition, in order to facilitate understanding, the description will be given with reference numerals corresponding to the embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this. That is, a first aspect of the present invention provides a shake detecting unit (3) for detecting shake, a shake correcting unit (4) for correcting image shake, and a driving unit (6) for driving the shake correcting unit (4). Calculating a target position signal (Ic) of the shake correcting section (4) from an output of the shake detecting section (3) and a position detecting section (7) for detecting a position of the shake correcting section (4); A drive control unit (20, S102, 103, 111, 112, 113) for controlling the drive unit (6) based on a target position signal (Ic), and position information obtained from the position detection unit (7) (Ir) or a bias unit (20) for applying a bias to the target position signal (Ic) such that the shake correction unit (4) is directed to a predetermined centripetal position based on the target position signal (Ic). , S101) and the bias section (20, S101). Bias correction unit for correcting the heart position and (20, S104~110), a stabilization device having the.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the shake correction apparatus according to the first aspect, wherein the output of the shake detection unit (3) determines whether a device on which the shake correction device is mounted is a hand-held device or a fixed device. The bias correction unit (20, S104 to 110) includes a state determination unit (20, S104), and the bias unit (20, S101) when the support state determination unit (20, S104) determines that the state is fixed. A center position of the shake correction unit (4) at the time of the determination.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the shake correction apparatus according to the first or second aspect, the bias correction unit (20, S104 to 110) determines that the support state determination unit (20, S104) is fixed. In this case, the amount of bias toward the centripetal position is increased.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the shake correction apparatus according to any one of the first to third aspects, the low-pass filter (3) removes a high-frequency noise component of the signal detected by the shake detecting unit (3). 31), and the drive control unit (20, S102, 103, 111, 112, 113) determines a parameter of the low-pass filter (31) when the support state determination unit (20, S104) determines that the support state is fixed. Is changed to the high frequency side.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and the like.
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an embodiment of a
[0014]
The
The
[0015]
Hereinafter, the function and the like of each member will be described in detail.
FIG. 2 is a diagram illustrating a support structure of the
The
[0016]
The reason why the
Further, the hardness of the
[0017]
Returning to the description of FIG. The output of the
The
[0018]
In the LPF processing, LPF1 and LPF2 having different cutoff frequencies fc are selectively used.
The
The
[0019]
Here, selection of the cutoff frequency will be described.
FIG. 3 is a diagram illustrating frequency distributions of the drift, hand shake, and three-leg shake of the
As shown in FIG. 3, the frequency band of the shake at the time of hand-held imaging is about 0.1 to 10 Hz, and the frequency band of the case where the tripod is fixed is about 4 to 35 Hz. In addition, the output of the
[0020]
When the tripod is fixed, the cutoff frequency fc is set to LPF2. The frequency component of the three-leg shake is located at a higher frequency than the frequency component of the hand shake. In addition, the three-leg blurring angle is smaller than the camera shake, and is more easily affected by the drift of the
Therefore, it is necessary to set the cutoff frequency fc of the
[0021]
Returning to the description of FIG. The output ω2 of the
The speed
[0022]
Here, the speed bias table will be described.
FIG. 4 is a diagram showing a speed bias table used in the speed
The speed bias data s1 is a cubic function of the correction lens position lr. The speed bias constant KB has two kinds of constants, namely, KB1 for normal photographing and KB2 for three-legged determination. The relationship between KB1 and KB2 is KB1 <KB2, and the center bias force acts more strongly during the tripod determination. This is to prevent the
Further, in the present embodiment, the speed bias table is a cubic function, but may be a quadratic function or a linear function. It is obvious that equivalent results can be obtained by using the correction lens target position lc instead of the correction lens position lr in the calculation of the speed bias data s1.
[0023]
Returning to the description of FIG. After subtracting the velocity bias data s1 from the angular velocity data ω3 (assuming that the angular velocity data ω4 = ω3−s1), the target
The target speed information Vc is calculated by the following equation.
Vc = β × D × ω4 / α
β: lateral magnification (value calculated from focal length information f and subject distance information D)
α: blur correction coefficient (correction ratio on the film surface with respect to the driving amount of the blur correction lens 4)
The target speed information Vc of the
[0024]
The
FIG. 5 is a block diagram illustrating the operation principle of the
The
Further, the result obtained by subtracting the lens position information lr from the target position information lc and the information obtained by subtracting one sample before are added, and the resulting value is multiplied by an integration constant Ki (integral term).
Further, from the result of subtracting the lens position information lr from the target position information lc, the subtracted information before one sampling is subtracted, and the resulting value is multiplied by a differential constant Kd (differential term). Here, Z indicates Z conversion, and 1 / Z indicates information one sample before.
All of the result of multiplying the result of multiplication by the proportional constant Kp, the result of multiplication by the integral constant Ki, and the result of multiplication by the differential constant Kd are added to obtain the output of the PID control unit.
[0025]
Returning to the description of FIG. The output of the
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
Next, a blur determination method will be described.
FIG. 6 is a diagram showing the blur determination process in detail. This process corresponds to step S104 in FIG. 7 described later.
The blur determination is for determining whether the camera is in a hand-held state or a state in which the camera is fixed to a tripod or the like. The blur determination is performed on the angular velocity data ω3 (see FIG. 1) from which the drift component of the
[0029]
Thus, as shown in FIG. 6, a threshold value ωk is set for the amplitude value, the amplitude value is fetched at the sampling interval st, the magnitude of the threshold value ωk is compared with the magnitude of the amplitude value, and the number of times greater than the threshold value is counted for a certain period of time. (N × st time) is counted.
In the figure, the part circled is counted. If the count k becomes larger than a certain threshold r within a certain period of time (r << k), it is determined that the camera shake is occurring. Conversely, if the count is r> k, it is determined that the three legs are fixed. When the determination is completed, the count k is reset to zero.
[0030]
FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of selecting a bias center position in the
[0031]
In step S101, an initial value is set. In the initial setting, the cutoff frequency fc = LPF2 and the bias constant KB = KB2 for the three legs are set. Also, the bias center position Bini is set to the lock center position, the target lens position lc is set to the lock center position, and FLAG = 1 is set.
Here, the FLAG will be described. When the cutoff frequency and the bias constant for fixing the tripod are set, the FLAG is set to FLAG = 1, while the cutoff frequency and the bias constant for the camera shake are set. In this case, FLAG = 0 is set.
[0032]
In step S102, the control is started, and the
In step S103, the lock is released.
In step S104, a blur determination is made (see FIG. 6). If it is determined that the camera shake is caused, the process proceeds to step S105, and if it is determined that the tripod is fixed, the process proceeds to step S106.
In step S105, the camera shake cutoff frequency fc = LPF1, the bias constant KB = KB1, and the bias center position Bini are set to the lock center position. In the next step S107, FLAG is set to 0, and the process proceeds to step S110.
[0033]
On the other hand, when it is determined in step S104 that the three legs are fixed in the shake determination, the process proceeds to step S106, and it is determined whether FLAG = 0. If FLAG = 0 is Yes, it means that the camera shake was determined in the previous shake determination, so the process proceeds to the next step S108, where fc = LPF2 for three legs, a bias constant KB = KB2, and a bias The center position Bini is set to the current lens position lr.
However, the bias center position Bini needs to have a margin with respect to the soft limit of the
[0034]
In step S109, FLAG = 1 is set, and the process proceeds to step S110. If FLAG = 0 is determined to be No in step S106, it means that the tripod is determined to be fixed in the previous shake determination, and the bias center position Bini is not reset, and the process directly proceeds to step S109. move on. In step S109, FLAG = 1 is set, and the process proceeds to step S110.
[0035]
In step S110, it is determined whether or not the blur correction is stopped. If Yes, the process proceeds to step S111, where the
[0036]
Next, the effect of changing the bias center position Bini will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a waveform diagram of a conventional example in which the bias center position cannot be changed, and FIG. 8B is a waveform diagram of the present embodiment in which the bias center position can be changed. The horizontal axis is time and the vertical axis is the position lr of the
Here, the area a in the figure indicates an area where the blurring is large and the tripod fixing determination is not performed, and the area b in the figure indicates an area where the tripod fixing determination is performed. As a specific example of this situation, as a result of performing an operation such as a command dial while the camera is fixed to the tripod, the camera shakes greatly, it is determined that the camera shake, and the camera shake correction is performed (a region in the figure). Then, the shaking gradually decreases, the three-legged fixed determination is made, and the three-legged shake correction is performed (region b in the drawing).
[0037]
A waveform X in FIG. 8A is a waveform when the bias center position is set to only one position lr0 which is the center position of the movable range of the blur correction lens 4 (conventional example). In the conventional example, as shown in the waveform X, when it is determined that the three legs are fixed, the
[0038]
On the other hand, a waveform Y in FIG. 8B is a waveform shown in the present embodiment when the bias center position Bini can be changed.
According to the present embodiment, as shown in the waveform Y, when the three-legged determination is made, the bias center position Bini is reset from the initially set lr0 to the current correction lens position of the
[0039]
【The invention's effect】
As described in detail above, (1) the target position signal based on the position information of the shake correcting unit obtained from the position detecting unit or the target position signal of the shake correcting unit obtained from the output of the shake detecting unit. In this case, the blur correction unit is biased toward the predetermined centripetal position, and the bias position can be corrected. Therefore, when the tripod is fixed, the blur correction lens starts moving toward the movable center. And the unpleasant movement of the image can be suppressed.
[0040]
(2) When the three legs are fixed, the center position of the blur correction lens at the time of the determination is set to the centroid position, so that the movement distance of the blur correction lens can be reduced.
[0041]
(3) When the tripod is fixed, the bias amount of the blur correction lens toward the centripetal position is increased, so that the blur correction lens can be prevented from moving excessively.
[0042]
(4) When the tripod is fixed, the parameter of the low-pass filter is changed to the high frequency side, so that noise components are removed from the high frequency due to the tripod blur, and the centroid position of the blur correction lens is calculated with high accuracy. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an embodiment of a
FIG. 2 is a view showing a support structure of the
FIG. 3 is a diagram illustrating frequency distributions of drift, hand shake, and three-leg shake of the
FIG. 4 is a diagram showing a speed bias table used in a speed
FIG. 5 is a block diagram showing the operation principle of the
FIG. 6 is a diagram showing the details of a shake determination process.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of selecting a bias center position in the
8A is a waveform diagram of a conventional example in which the bias center position cannot be changed, and FIG. 8B is a waveform diagram of the present embodiment in which the bias center position can be changed.
FIG. 9 is a conceptual diagram of a shake correction system for correcting camera shake.
[Explanation of symbols]
3
7 Correction lens
21
Claims (4)
像ブレを補正するブレ補正部と、
前記ブレ補正部を駆動する駆動部と、
前記ブレ補正部の位置を検出する位置検出部と、
前記振れ検出部の出力から前記ブレ補正部の目標位置信号を演算し、前記目標位置信号に基づいて、前記駆動部を制御する駆動制御部と、
前記位置検出部から得られた位置情報又は前記目標位置信号に基づいて、前記目標位置信号に対して、前記ブレ補正部が所定の向心位置へ向かうようにバイアスを与えるバイアス部と、
前記バイアス部の前記向心位置を修正するバイアス修正部と、
を備えたブレ補正装置。A shake detection unit for detecting a shake,
A shake correction unit for correcting image blur,
A drive unit for driving the shake correction unit;
A position detection unit that detects a position of the shake correction unit;
A drive control unit that calculates a target position signal of the shake correction unit from an output of the shake detection unit and controls the drive unit based on the target position signal;
A bias unit that provides a bias to the target position signal based on the position information or the target position signal obtained from the position detection unit so that the shake correction unit moves toward a predetermined centripetal position;
A bias correction unit that corrects the centripetal position of the bias unit;
Image stabilization device equipped with
前記振れ検出部の出力から、このブレ補正装置が搭載された機器の支持状態が手持ちか固定かを判定する支持状態判定部を備え、
前記バイアス修正部は、前記支持状態判定部が固定と判定した場合に、前記バイアス部の向心位置を、その判定時の前記ブレ補正部の中心位置とすること、
を特徴とするブレ補正装置。The blur correction device according to claim 1,
From the output of the shake detection unit, a support state determination unit that determines whether the support state of the device equipped with the shake correction device is hand-held or fixed,
The bias correction unit, when the support state determination unit determines that the fixed, the center position of the bias unit, the center position of the blur correction unit at the time of the determination,
A blur correction device characterized by the above-mentioned.
前記バイアス修正部は、前記支持状態判定部が固定と判定した場合に、前記向心位置に向うバイアス量を強くすること、
を特徴とするブレ補正装置。The blur correction device according to claim 1 or 2,
The bias correction unit, when the support state determination unit determines that the fixed, to increase the amount of bias toward the centripetal position,
A blur correction device characterized by the above-mentioned.
前記振れ検出部で検出した信号の高周波数ノイズ成分を除去するローパスフィルタを備え、
前記駆動制御部は、前記支持状態判定部が固定と判定した場合に、前記ローパスフィルタのパラメータを高周波側に変更すること、
を特徴とするブレ補正装置。The blur correction device according to any one of claims 1 to 3,
A low-pass filter that removes a high-frequency noise component of the signal detected by the shake detection unit,
The drive control unit, when the support state determination unit determines that the fixed, to change the parameter of the low-pass filter to the high frequency side,
A blur correction device characterized by the above-mentioned.
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