JP2009008929A - Shake correctable imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動子の楕円振動を利用して撮像部を所定の方向に移動させるアクチュエータによりブレ補正可能な撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus capable of correcting blur by an actuator that moves an imaging unit in a predetermined direction by using elliptical vibration of a vibrator.
一般に、撮像時に発生する手ブレ等による画像の品質劣化を防止するためのブレ補正機構を搭載する撮像装置としては、例えば手ブレ機能付きカメラが知られている。このカメラが備えている手ブレ補正機構としては、カメラピッチ方向のブレ振動と、カメラヨー方向のブレ振動とを角速度センサ等のブレ検出手段を用いてブレ信号を検出する。このブレ信号に基づいて、ブレを打ち消す方向に撮像光学系の一部若しくは撮像素子を、撮像光軸に直交する平面内で水平方向及び垂直方向に、それぞれ独立してシフトさせる。これらのシフトにより、撮像素子の撮像面における被写体像の結像位置が移動しないため、撮像された像に発生するブレが減少するように補正される。 In general, for example, a camera with a camera shake function is known as an image pickup apparatus equipped with a camera shake correction mechanism for preventing image quality deterioration due to camera shake or the like that occurs during imaging. As a camera shake correction mechanism provided in this camera, a shake signal is detected using shake detection means such as an angular velocity sensor for shake vibration in the camera pitch direction and shake vibration in the camera yaw direction. Based on the blur signal, a part of the imaging optical system or the imaging element is shifted independently in the horizontal direction and the vertical direction in a plane orthogonal to the imaging optical axis in a direction to cancel the blur. Due to these shifts, the imaging position of the subject image on the imaging surface of the imaging element does not move, and thus correction is made so that blurring that occurs in the captured image is reduced.
このような手ブレ補正機構は、一部のレンズ、或いは撮像素子を独自の駆動機構によりシフトさせており、発生した手ブレに追随して補正動作を行う高い応答性と、精密駆動(微小駆動)と、電源を切っても移動体の位置が保持される自己保持性とが要求される。 In such a camera shake correction mechanism, some lenses or image sensors are shifted by an original drive mechanism, and a high responsiveness to perform a correction operation following the generated camera shake and a precision drive (micro drive). ) And self-holding ability that maintains the position of the moving body even when the power is turned off.
これらの要求を満たすものとして、例えば特許文献1には、インパクトアクチュエータを用いた手ブレ補正機構が提案されている。また同様に、特許文献2には、表面に楕円振動を発生する2つの振動子をシャフトに対して押圧させることで、振動子に対してシャフトをリニア駆動させる振動波リニアモータが提案されている。この振動波リニアモータを搭載する駆動機構は、円柱状のシャフトが振動子によって相対移動され、シャフトに設けられた突起によりレンズ枠が駆動される。レンズ枠は、レンズ枠用に設けられたガイド機構によって移動方向がガイドされて移動するように構成されている。
前述した特許文献2に示されたアクチュエータを駆動源とした手ブレ補正機構は、高い応答性、精密駆動及び自己保持が実現できる。しかし、振動波モータに大きな駆動力を発生させるためには、振動子を移動部材に大きな力で押庄する必要がある。移動部材の剛性を高くするには、重い金属部材を使用せざるを得ず、この重量が駆動機構の駆動時に振動として発生する。
The camera shake correction mechanism using the actuator shown in
従って、手ブレ補正を実施する際に、この振動がカメラに伝達され、手ブレを検出するためのジャイロセンサに検出されることとなる。この検出された振動信号が実際の手ブレ信号に対して、ある一定レベルよりも大きい場合には、手ブレ信号よりもその振動信号に追従するように手ブレ補正が行われる。その補正機構の駆動(超音波モータ駆動等)によりカメラが振られて、さらに機構的な振動が増大され、且つ維持される。その結果、実際には手ブレがあるレベル以下に終息した場合であっても、ブレ補正動作中の機構的な振動を検出しているため、まだ手ブレが発生しているものと判断され、ブレ補正動作が停止せずに、カメラが振動し続ける事態(以下、発振状態とする)に陥る。このような発振状態の時に撮像を行うと、本来の手ブレ補正が行われずに、逆にブレ画像が撮像されてしまう虞がある。 Therefore, when the camera shake correction is performed, this vibration is transmitted to the camera and detected by the gyro sensor for detecting the camera shake. When the detected vibration signal is larger than a certain level with respect to the actual camera shake signal, camera shake correction is performed so as to follow the vibration signal rather than the camera shake signal. The camera is shaken by driving the correction mechanism (ultrasonic motor drive or the like), and mechanical vibration is further increased and maintained. As a result, even if the camera shake actually stops below a certain level, it is determined that camera shake is still occurring because it detects mechanical vibration during the shake correction operation. The camera shakes without stopping the camera shake correction operation (hereinafter referred to as an oscillation state). If imaging is performed in such an oscillation state, the original camera shake correction is not performed and a blurred image may be captured.
そこで本発明は、撮像状況下には影響を受けず、適正なブレ補正が実施され、手ブレのない正常な撮像が行われる、振動波モータを駆動源に用いたブレ補正可能な撮像装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an image pickup apparatus capable of shake correction using a vibration wave motor as a drive source, which is not affected by an image pickup situation, performs proper shake correction, and performs normal image pickup without camera shake. The purpose is to provide.
本発明は上記目的を達成するために、撮影レンズと、上記撮影レンズの情報を入力する情報入力手段と、ぶれ検出回路と、上記撮影レンズが形成する像を画像データとして取得する撮像素子と、アクチュエータを有し、このアクチュエータを駆動源として上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸に垂直な面上を変位可能に保持する保持機構と、上記ブレ検出回路の出力と上記情報入力手段が入力した焦点距離情報とから上記撮像素子の変位信号を求め、この変位信号に基づき、上記アクチュエータを制御する制御回路と、を有し、上記制御回路は、上記焦点距離情報が所定の値以上の時は、この所定の値と上記ブレ信号とから上記変位信号を求めるブレ補正可能な撮像装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a photographic lens, information input means for inputting information of the photographic lens, a shake detection circuit, an image sensor for acquiring an image formed by the photographic lens as image data, A holding mechanism that holds the image pickup device on a surface perpendicular to the optical axis of the photographing lens by using the actuator as a drive source; an output of the shake detection circuit; and the information input means And a control circuit for controlling the actuator based on the displacement signal. The control circuit is configured to control the actuator when the focal length information is equal to or greater than a predetermined value. An image pickup apparatus capable of shake correction that obtains the displacement signal from the predetermined value and the shake signal is provided.
さらに、撮影レンズと、上記撮影レンズの情報を入力する情報入力手段と、ぶれ検出回路と、上記撮影レンズが形成する像を画像データとして取得する撮像素子と、アクチュエータを有し、このアクチュエータを駆動源として上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸に垂直な面上を変位可能に保持する保持機構と、上記ブレ検出回路の出力と上記情報入力手段が入力した焦点距離情報とから上記撮像素子の変位信号を求め、この変位信号に基づき、上記アクチュエータを制御する制御回路と、を有し、上記制御回路は、上記焦点距離情報が所定の値以上の時は、上記ブレ検出回路の出力にローパスフィルタ処理を行い、この処理の出力と上記焦点距離情報とから上記変位信号を求めるブレ補正可能な撮像装置を提供する。 The camera further includes an imaging lens, information input means for inputting information on the imaging lens, a shake detection circuit, an image sensor for acquiring an image formed by the imaging lens as image data, and an actuator. The actuator is driven. A holding mechanism for holding the image sensor as a source on a surface perpendicular to the optical axis of the photographing lens, and an output of the blur detection circuit and focal length information input by the information input means. A control circuit that obtains a displacement signal and controls the actuator based on the displacement signal, and the control circuit low-passes the output of the shake detection circuit when the focal length information is a predetermined value or more. Provided is an imaging device capable of performing blur correction and performing blur correction to obtain the displacement signal from the output of the processing and the focal length information.
また、撮影レンズと、上記撮影レンズの情報を入力する情報入力手段と、ぶれ検出回路と、上記撮影レンズが形成する像を画像データとして取得する撮像素子と、アクチュエータを有し、このアクチュエータを駆動源として上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸に垂直な面上を変位可能に保持する保持機構と、上記ブレ検出回路の出力と上記情報入力手段が入力した焦点距離情報とから上記撮像素子の変位信号を求め、この変位信号に基づき、上記アクチュエータを制御する制御回路と、を有し、上記制御回路は、上記焦点距離情報が所定の値以上の時は、上記変位信号に対して遮断周波数を含む所定の帯域で位相が遅れるローパスフィルタ処理(位相補償フィルタ)を行うブレ補正可能な撮像装置を提供する。 In addition, the imaging lens includes an imaging lens, information input means for inputting information of the imaging lens, a shake detection circuit, an image sensor that acquires an image formed by the imaging lens as image data, and an actuator. The actuator is driven. A holding mechanism for holding the image sensor as a source on a surface perpendicular to the optical axis of the photographing lens, and an output of the blur detection circuit and focal length information input by the information input means. A control circuit that obtains a displacement signal and controls the actuator based on the displacement signal, the control circuit having a cutoff frequency with respect to the displacement signal when the focal length information is a predetermined value or more. An image pickup apparatus capable of blur correction that performs a low-pass filter process (phase compensation filter) in which a phase is delayed in a predetermined band including the above.
本発明によれば、撮像状況下には影響を受けず、適正なブレ補正が実施され、手ブレのない正常な撮像が行われる、振動波モータを駆動源に用いたブレ補正可能な撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, an image pickup apparatus capable of shake correction using a vibration wave motor as a drive source, which is not affected by an image pickup situation, performs proper shake correction, and performs normal image pickup without camera shake. Can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明によるブレ補正可能な撮像装置は、光電変換によって画像信号を得る撮像素子を含む撮像ユニットの手ブレ補正を行うためのアクチュエータとなる超音波モータを有するブレ補正システムを搭載した装置である。ここでは、撮像装置の一例として、レンズ交換可能な一眼レフレックス式電子カメラ(デジタルカメラ)への適用例について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
An image pickup apparatus capable of shake correction according to the present invention is an apparatus equipped with a shake correction system having an ultrasonic motor serving as an actuator for performing camera shake correction of an image pickup unit including an image pickup element that obtains an image signal by photoelectric conversion. Here, an example of application to a single-lens reflex electronic camera (digital camera) with interchangeable lenses will be described as an example of an imaging apparatus.
図1には、本実施形態における手ぶれ補正システムを搭載するカメラのシステムの一構成例を示している。
このカメラは、カメラ本体となるボディユニット100にレンズユニット10が装着され、通信コネクタ7により電気的に接続され、相互に通信を行うことができる。このカメラにおいては、レンズ制御用マイクロコンピュータLucom5(レンズ系制御部)がボディ制御用マイクロコンピュータBucom50(本体制御部)に従属的に協働しながら稼動するように構成されている。
FIG. 1 shows a configuration example of a camera system equipped with a camera shake correction system according to this embodiment.
In this camera, the lens unit 10 is mounted on a body unit 100 serving as a camera body, and is electrically connected by a
レンズユニット10は、光軸上に撮影レンズ1と絞り3を備える。撮影レンズ1は、レンズ駆動機構2内に設けられた図示しないDCモータによって駆動される。絞り3は、絞り機構4内に設けられた図示しないステッピングモータによって開閉駆動される。Lucom5は、Bucom50の指令に基づいて、これら各モータを制御する。レンズメモリ(EEPROM)6には、レンズの特性情報(焦点距離、レンズタイプ、最大FNo、最小FNo等)が記憶されている。
The lens unit 10 includes a photographing
ボディユニット100内には、以下のような構成部材が配設されている。
光学系としての一眼レフ方式の構成部材(例えば、ペンタプリズム12、クイックリターンミラー11、接眼レンズ13及びサブミラー11a)と、撮像光軸上のフォーカルプレーン式のシャッタ15と、サブミラー11aからの反射光束を受けてデフォーカス量を検出するためのAFセンサユニット16が設けられている。
The following structural members are disposed in the body unit 100.
A single-lens reflex component (for example, a
また、AFセンサユニット16を駆動制御するAFセンサ駆動回路17と、クイックリターンミラー11を駆動制御するミラー駆動回路18と、シャッタ15の先幕と後幕を駆動するばねをチャージするシャッタチャージ機構19と、これら先幕と後幕の動きを制御するシャッタ制御回路20と、ペンタブリズム12からの光束を検出する測光センサ21aに基づき測光処理を行う測光回路21が設けられている。撮像光軸上には、前述した光学系により結像された被写体像から画像信号を生成する撮像ユニット14が設けられている。
Also, an AF
次に、図2を参照して、CCD31イメージセンサ(以下、CCDと称する)を含む撮像ユニット14について説明する。
Next, the
撮像ユニット14は、図2に示すように、主として、撮像素子であるCCDイメージセンサ31と、CCD31の光電変換面側に配設され、通過する被写体光束から高周波成分を取り除く光学ローパスフィルタ(LPF)32と、光学LPF32の前面側において所定間隔をあけて対向配置された防塵フィルタ33が光軸上で前方に向かい順次配設され、ホルダ38に一体的に取り付けた形態を成している。
As shown in FIG. 2, the
CCD31は、レンズユニット10の撮像光学系により収束され、受光面(光電変換面)上に結像された被写体光束から光電変換により画像信号を生成する撮像素子である。撮像素子として他にも、CMOSイメージセンサを用いることができる。この光学LPF32の前面側において所定間隔をあけて対向配置された防塵フィルタ33と、この防塵フィルタ33の周縁部に配設されて防塵フィルタ33に対して所定の振動を与えるための圧電素子34とを備える。
The
防塵フィルタ33の周縁部には、2つの電極を有する圧電素子34が取り付けられている。圧電素子34は、防塵フィルタ制御回路48から、2つの電極に所定の周波数の駆動信号が印加されて振動する。この振動は防塵フィルタ33に伝搬され、フィルタ表面に付着した塵を除去する。撮像ユニット14には、後述する手ブレ補主用の防振ユニット22が付加されている。
A
本実施形態のカメラのボディユニット100には、CCD31が生成した画像信号をフレーム単位で伝搬するCCDインターフェース回路23と、液晶モニタ24と、画像データを一時的に記憶するDRAM25及びFlash ROM26を用いて画像処理する画像処理コントローラ28とが備えられる。記録メディア27は、各種のメモリカードや外付けのHDD等の外部記録媒体であり、カメラ本体の図示しない通信コネクタに着脱自在に装着され、適宜、情報や画像データが記録される。他にも、カメラ制御に必要な所定の制御パラメータが記憶される、EEPROMからなる不揮発性メモリ29がBucom50からアクセス可能に設けられている。
The body unit 100 of the camera of the present embodiment uses a
カメラの筐体には、カメラ操作SW52、動作表示用LCD51及び動作表示用LED51aが設けられ、Bucom50は、ユーザの操作に従ったカメラ動作を行い、その動作状態を表示させる。
The camera casing is provided with a
カメラ操作SW52は、例えばレリーズSW、モード変更SW又はパワーSWなど、当該カメラを操作するために必要な操作釦を含むスイッチ群である。さらに、電源としての電池54と、電池54の電圧を各回路ユニットが必要とする電圧に変換して供給する電源回路53が設けられる。尚、この電源回路53には、図示しない電源端子を介して外部電源から供給された際に、その電圧変化を検知するための電圧検出回路も含まれている。
The
次に、このようなカメラの各構成部位の動作について説明する。
まず、ユーザによるレリーズ操作により、画像信号がCCD31で生成される。画像処理コントローラ28は、Bucom50の指示に従って、CCDインターフェース回路23を制御してCCD31から画像信号を取り込む。この画像信号は、画像処理コントローラ28でビデオ信号(画像データ)に変換され、液晶モニタ24に表示される。ユーザは、この液晶モニタ24の表示画像から、撮像した画像イメージを確認できる。
Next, the operation of each component of such a camera will be described.
First, an image signal is generated by the
SDRAM25は、画像データの一時的保管用メモリであり、画像データが変換される際のワークエリアなどに使用される。また、画像データは、液晶モニタ24に表示されると共にJPEGデータに変換された後、記録メディア27に保管される。
The
ミラー駆動機構18は、クイックリターンミラー11をアップ位置とダウン位置へ駆動するための機構である。クイックリターンミラー11がダウン位置にある時、撮影レンズ1からの光束は、AFセンサユニット16側とペンタプリズム12側へと分割されて導かれる。この分割により、ファインダ及び表示モニタに撮像すべき被写体像を視認することができる。
The
AFセンサユニット16内のAFセンサからの出力は、AFセンサ駆動回路17を介してBucom50へ送信されて周知の測距処理が行われる。一方、ペンタプリズム12を通過した光束の一部は、測光回路21内の測光センサ21aへ導かれ、ここで検知された光量に基づき周知の測光処理が行われる。
The output from the AF sensor in the AF sensor unit 16 is transmitted to the
次に、図2を参照して、CCD31を含む撮像ユニット14について説明する。
前述したように、撮像ユニット14は、撮像素子であるCCD31、光学ローパスフィルタ(LPF)32及び防塵フィルタ33により構成され、ホルダ38に一体的に取り付けられている。
Next, the
As described above, the
CCD31のチップ本体31aは、固定板35上に配設されたフレキシブル基板31b上に直接実装される。フレキシブル基板31bは、その両端からでた接続部31c,31dを主回路基板36に設けられたコネクタ36a,36bに嵌合し、主回路基板36側と電気的に接続されている。また、フレキシブル基板31b上には、CCD31の外周を囲むように枠部材31fが配設され、CCD31を覆うように保護ガラス31eが固着されている。
The
また、CCD31と光学LPF32との間には、弾性部材等からなるフィルタ受け部材37が配設されている。このフィルタ受け部材37は、CCD31の前面側周縁部で光電変換面の有効範囲を避ける位置に配設され、且つ光学LPF32の背面側周縁部の近傍に当接することで、CCD31と光学LPF32との間を略気密性が保持されるように構成されている。
A
そして、CCD31と光学LPF32とを気密的に覆うホルダ38が配設されている。ホルダ38は、撮像光軸周りの略中央部分に矩形状の開口38aが形成されている。この開口38aには、防塵フィルタ33側で内周側に張り出すツバ部38bが形成されている。ツバ部38bは、光学LPF32、フィルタ受け部材37、保護ガラス31e及び枠部材31fの構成部材を、フレキシブル基板31bとの間で挟み込むように固定している。このツバ部38bによる固定により、各構成部位に対して撮像光軸方向における位置規制がなされ、ホルダ38の内部から前面側に対する抜け止めとして作用する。
A
さらに、ホルダ38の前面側の周縁部には、防塵フィルタ33を光学LPF32の前面に所定間隔をあけて保持するために段部38b周りで段部38bよりも前面側に突出させた防塵フィルタ受け部38cが全周に亘って形成されている。
Further, a dust-proof filter holder is provided at the peripheral portion on the front side of the
防塵フィルタ33は、全体として円形又は多角形の板状に形成される。防塵フィルタ33の外周縁は、ねじ39で固定される押圧部材40により、押圧状態で、圧電素子34を挟んで防塵フィルタ受け部38cに支持される。押圧部材40は、板ばね等の弾性体によって形成される。さらに、圧電素子34と防塵フィルタ受け部38cの間には、環状のシール41が介在され、気密状態が確保されている。撮像ユニット14は、このようにしてCCD31を搭載する所望の大きさに形成されたホルダ38を備える気密構造に構成されている。
The
次に、本実施形態のカメラにおける手ブレ補正機能について説明する。
ここで、撮像光軸の方向をZ軸方向、撮像光軸に直交するXY平面内で直交する第1の方向であるX軸方向及び第2の方向であるY軸方向とする。
Next, the camera shake correction function in the camera of this embodiment will be described.
Here, let the direction of the imaging optical axis be the Z-axis direction, the X-axis direction that is the first direction orthogonal in the XY plane orthogonal to the imaging optical axis, and the Y-axis direction that is the second direction.
本実施形態の手ぶれ補正は、発生したブレを補償するようにCCD31を変位移動させる補正である。防振ユニット22は、所定の周波電圧が印加されることにより楕円振動を生ずる振動子を駆動源として用い、CCD31が設けられたホルダ38を移動させる手ブレ補正用の駆動装置を含む。
The camera shake correction of the present embodiment is a correction for moving the
まず、本実施形態の駆動装置に用いる振動子の動作原理について説明する。
図3は、振動子の動作原理を示す模式図である。振動子200は、所定の大きさで矩形状に形成された圧電体201と、この圧電体201の片面側に片寄らせて分極により中心対称に形成された一対の駆動電極202,203と、駆動電極202,203に対応する圧電体201の表面位置に設けられた駆動部となる駆動子204,205とを備える。
First, the operation principle of the vibrator used in the drive device of this embodiment will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the operation principle of the vibrator. The
駆動電極202に正の電圧を印加すると、図3(a)に示すように、分極構造の駆動電極202部分が伸びるように変形する。一方、その背面側の圧電体201部分は伸びるようには変形しないので、全体として円弧状となるように変形する。
When a positive voltage is applied to the
反対に、駆動電極202に負の電圧を印加すると、図3(c)に示すように、分極構造の駆動電極202部分が縮むように変形する。一方、その背面側の圧電体201部分は縮まないので全体として、図3(a)とは逆向きの円弧状に変形する。駆動電極203側でも同様である。
On the other hand, when a negative voltage is applied to the
そこで、駆動子204,205の表面に楕円振動を発生させるには、圧電体201の分極された一方の駆動電極202に所定周波数の正弦波による周波電圧を印加するととともに、他方の駆動電極203に駆動電極202に印加する周波電圧の周波数と同じ周波数で位相のずれた正弦波による周波電圧を印加する。ここで印加する周波電圧の周波数は、圧電体201の中央が屈曲振動の節となり、駆動子204,205部分が屈曲振動の腹となり、且つ圧電体201の縦振動の節が屈曲振動の節と一致するような所定の数値に設定する。この設定により、印加する周波電圧の正、負の変化に伴い、振動子200は、図3(b)に示す復元状態を含めて、図3(a)乃至図3(c)に示す屈曲振動を繰り返し、駆動子204,205の表面には楕円振動が発生する。よって、振動子200の駆動子204,205側に駆動対象となる移動体を押圧接触させて配設することで、移動体は駆動子204,205の表面に生ずる楕円振動の向きに従い移動することとなる。
Therefore, in order to generate elliptical vibrations on the surfaces of the
この際、駆動電極202,203に印加する周波電圧の位相差を変えることで、駆動子204,205の表面に発生する楕円振動の形状を変えることが可能である。この楕円振動の形状の変化により、移動体の移動速度を変えることができる。
At this time, by changing the phase difference of the frequency voltage applied to the
ここで、図4、図5を参照して、振動子の特性について説明する。 Here, the characteristics of the vibrator will be described with reference to FIGS.
図4は、駆動電極202,203に位相が90°ずれた所定周波数の周波電圧を印加したときの、周波数と速度の関係を示している。周波数が振動子の共振周波数に小さい方から近づくにつれ、駆動速度は急激に速くなり、共振周波数から大きい方にずれていくにつれ、駆動速度はなだらかに遅くなる特性を有している。
FIG. 4 shows the relationship between frequency and speed when a frequency voltage having a predetermined frequency whose phase is shifted by 90 ° is applied to the
また図5には、周波数を固定とし、位相を−90°から90°まで変動させたときの速度特性を示す。 FIG. 5 shows velocity characteristics when the frequency is fixed and the phase is varied from −90 ° to 90 °.
この速度特性は、位相0°のとき速度0となり、90°に近づくにつれ略リニアに速度が増加していく特性となる。例えば、周波電圧の位相差が0°であれば速度は0であるが、位相差を正の値で増やすと、移動速度は次第に上がり、位相差90°で最大速度となる。また、90°を超えて位相差を大きくすると逆に速度は次第に下がり、位相差180°では再び速度0となる。
This velocity characteristic is a
反対に、位相差を負の値にすると、駆動子204,205に発生する楕円振動の回転方向が逆転し、移動体を逆方向に駆動することが可能となる。この場合も、位相差−90°のときに最大速度となる。
On the contrary, when the phase difference is set to a negative value, the rotational direction of the elliptical vibration generated in the
次に図6乃至図9を参照して、このような振動子を駆動源として用いる本実施形態の防振ユニットについて説明する。ここで、図6は、本実施形態の防振ユニットの構成例を示す分解斜視図であり、図7は、図6に示す各部の形状を簡略化して示す防振ユニットの概略側面図であり、図8は、図7中のX軸駆動機構部を抽出し拡大して示す概略側面図であり、図9は、そのガイド軸受け構造を示す断面図である。 Next, with reference to FIG. 6 to FIG. 9, a description will be given of the vibration isolation unit of the present embodiment using such a vibrator as a drive source. Here, FIG. 6 is an exploded perspective view showing a configuration example of the image stabilization unit of the present embodiment, and FIG. 7 is a schematic side view of the image stabilization unit in which the shape of each part shown in FIG. 6 is simplified. 8 is a schematic side view showing the X-axis drive mechanism portion in FIG. 7 extracted and enlarged, and FIG. 9 is a cross-sectional view showing the guide bearing structure.
防振ユニット22は、ホルダ38をY軸方向に移動可能に搭載するX枠(第1の移動体部)301と、X枠301をX軸方向に移動可能に搭載するフレーム(固定部材)302と、を備える。防振ユニット22は、ホルダ38を最終的な移動対象物として、X軸方向及びY軸方向に移動させる。
The
X枠301は、撮像光軸周りの開口301aを囲む枠部301bであり、ホルダ38を移動可能に搭載する。また、フレーム302は、撮像光軸周りの開口302aを囲む枠部302bであり、X枠301を移動可能に搭載し、図示しないカメラ本体に固着されている。さらに、X枠301をフレーム302に対してX軸方向に変位移動させるX軸駆動機構部310xと、ホルダ38をX枠301に対してY軸方向に変位移動させるY軸駆動機構310Yとを備える。防振ユニット22は、ホルダ38を搭載するX枠301をX軸方向に変位移動させ、且つX枠301をY軸方向に変位移動させることにより、ホルダ38に搭載されたCCD31は、XY平面内でブレを補償するように2次元的に変位移動される。
The
次に、X軸駆動機構部310xの構成について説明する。
X軸駆動機構部310xは、X軸振動子(第1の振動子)320xと、X枠301に一体に固定されてX枠301とともに駆動対象となる移動体(第1の移動体)311xを構成する摺動体(第2の移動体部)330xと、X軸振動子320xを摺動体330x側に付勢する押圧機構(付勢手段)340xとを備える。
Next, the configuration of the X-axis
The X-axis
X軸振動子320xは、前述した振動子200の動作原理に従って楕円振動を発生する駆動子(駆動部)321x,322xを矩形状の圧電体323xの片面に備える。
The
X軸振動子320xは、駆動子321x,322xと相反する側の中央位置に振動子ホルダ324xを有し、振動子ホルダ324xに形成された突起325xがフレーム302の溝342xからなる保持部に嵌合する。この嵌合により、X軸振動子320xは、X軸方向の移動が規制されるように位置決めされて保持されている。このような構成により、駆動子321x,322xに生じる楕円振動による駆動力がX軸方向に作用する。
The
また、摺動体330xは、軸受け(被ガイド部)331x上に摺動板(摺動部)332xが固定されている。軸受け331xは、X軸振動子320xの駆動子321x,322xが押圧されて摺動板332xに接触する位置で、ビス333x等により固定されている。ここでは、ビス止めによる固定であるが、これに限定されず、接着等の他の固定方法であってもよい。
In the sliding
摺動体330xは、図6に示すようにX枠300に比べて小型(X軸振動子320x相当の大きさ)に形成されている。また、X枠301が剛性の低い樹脂材料やアルミニウム等により形成されているのに対して、摺動板332xは耐磨耗性を有して剛性の高いセラミックス等の材質で形成され、軸受け331xは、フェライト系のステンレス等の焼入れ可能な材質に焼入れをもて剛性を高めたものである。
As shown in FIG. 6, the sliding
また、フレーム302の開口(取り付け部)を亘り、摺動体330xの軸受け331xに対向するようにビス303xで固定された軸受け(ガイド部)304xを備える。この軸受け304xには、図9に示すように、X軸方向に沿わせたV溝305xが形成され、磨耗防止用のV溝板306xが固着される。軸受け331xには、図9に示すように、軸受け304xのV溝305x(V溝板306x)に対向するV溝334xが形成されている。
Further, a bearing (guide portion) 304x is provided which is fixed with a
ここで、リテーナ335xで位置決めされた2個のボール336x(転動体)をV溝305x,334x間に挟み込ませることにより、軸受け304x,331xは、X軸方向に沿って1列に配列された2個のボール336xを有する構造とされている。2個のボール336xは、図8等に示すように、駆動子321x,322x直下となる位置付近に位置決めされており、リテーナ335xによりX軸方向の移動が規制されている。尚、転動体としてはボールに限らず、ローラでもよい。
Here, the two
押圧機構340xは、押圧板341xと押圧ばね347xとを備える。
The
押圧板341xは、スペーサ343xを介して一端がビス344xによりフレーム302に固定されてX軸振動子320xを保持する。押圧ばね347xは、押圧板341xの他端側をフレーム302に固定するビス345周りにスペーサ346xを介して配設され、X軸振動子320xの駆動子321x,322xが摺動板332xに押圧接触するように押圧板341xを付勢する。押圧機構340xによる押圧力は、15N(ニュートン)程度の非常に大きな力に設定されている。
One end of the
尚、軸受け331xは、ボール336xの中心を通り、V溝334xに平行な軸周りに回転可能である。軸受け331xは、X枠301に一体化され、軸受け331xからX軸方向とは異なる方向の離れた位置(枠部302b上で最も離れた、略対角位置)でフレーム302とX枠301との間に1つのボール307x(転動体)が配設されている。
The
このボール307xは、ボール307x近傍でフレーム302とX枠301との間に係止させたばね308xによる付勢力で挟持状態に維持される。ボール307xは、フレーム302に対するX枠301の撮像光軸(Z軸)方向の間隔を維持するように位置決めする。ここでは、ばね308xの付勢力は、ボール307xの挟持状態を維持できればよく、押圧ばね347xの付勢力に比して数段弱く設定されている。
The
この設定により、X枠301と摺動体330xとからなる移動体311xは、フレーム302に対して2個のボール336xと1個のボール307xとによる3点支持で移動し得る構成となる。
With this setting, the moving
また、ボール307xをボール336xに対して、撮像光軸及び開口301aを挟んで反対側に配することで、ボール307xとボール336xとの距離を離間することができるので、安定した3点支持構造とすることができる。このように本実施形態によれば、3つのボール(転動体)で、移動体311xの移動方向のガイドを行うとともに傾きをも規定することができ、安定した駆動が可能となる。尚、Y軸駆動機構部310yにおいても、基本構造はX軸駆動機構部310xと同様であり、同一又は対応する部分には同一符号に添え字yを付して示し、説明も省略する。
Further, since the
Y軸駆動機構部310yは、X枠301を固定部材とし、ホルダ38を移動対象となる第1の移動体部(または第3の移動体部)とする。ホルダ38には一体に固定されてホルダ38とともに駆動対象となる移動体(第2の移動体)311yを構成する摺動体(第2の移動体部または第4の移動体部)330yを備える。
The Y-axis
また、本実施形態の防振ユニット22は、ボディユニット100のX軸周りのブレ(ピッチ方向のブレ)を検出するX軸ジャイロ45xと、ボディユニット100のY軸周りのブレ(ヨー方向のブレ)を検出するY軸ジャイロ45yとがフレーム302に配設されている。フレーム302に配設されるホール素子351と、ホール素子351と対向するようにホルダ38に配設されるマグネット352とからなる位置検出センサ44を備える。
Further, the
防振制御回路43は、これらのX軸ジャイロ45x、Y軸ジャイロ45y及び位置検出センサ44からの信号に基づき、振動子駆動回路42に制御信号を出力する。振動子駆動回路42はこの制御信号により、X軸振動子320x、Y軸振動子320yを駆動させる。尚、防振制御回路43は、Bucom50からの指示に従い制御動作を実行する。
The image
次に、X軸駆動機構310xの動作について説明する。
前述したように、X軸振動子320xの駆動子321x,322xは、押圧機構340による強い付勢力で摺動板332xに押圧接触されている。この状態の時に、X軸振動子320xに所定の周波電圧を印加して駆動子321x,322xに楕円振動を発生させると、摺動体330xは、それらの楕円振動の回転方向に駆動される。
Next, the operation of the
As described above, the
このような構成においては、X軸振動子320xに加える押圧力が強いため、仮に、摺動体330xを構成する摺動板332xや軸受け331xの剛性が弱いと、図10中に仮想線で示すように、付与する押圧力により摺動板332xや軸受け331xが撓んでしまい、駆動子321x,322xと摺動板332xとが片当りして動作が不安定になったり、動作しなくなってしまう。この点、本実施形態では、摺動板332x及び軸受け331xの剛性が高いため、駆動子321x,322xと摺動板332xとの押圧接触状態が安定し、楕円振動に伴う駆動力が摺動板332xに確実に伝達され、高効率で楕円振動の回転方向に駆動することができる。この際、摺動板332xを有する摺動体330x側は、フレーム302に対して面接触ではなく、軸受け331x,304x部分でのボール336xによる転動方式で接触しているので、押圧力が強くても摺動体330xはフレーム302に対して摩擦の少ない状態で確実に移動することとなる。
In such a configuration, since the pressing force applied to the
そして、図6に示すように、軸受け331x,304xは、X軸方向に沿った1列のボールベアリング軸受け構造であるため、摺動体330xはX軸振動子320xによる駆動を受けた場合にX軸方向にのみ移動する。このように摺動体330xが移動すると、摺動体330xが固定されたX枠301も、摺動体330xと一体となってX軸方向に移動する。すなわち、X枠330xの移動方向も、X軸方向に沿った1列のボールベアリング軸受け構造からなる軸受け331x,304x同士の係合によりガイドされる。軸受け331xはボール336xの中心を通り、V溝334xに平行な軸周りに回転可能である。
As shown in FIG. 6, since the
軸受け331xは、X枠301に一体化されている。軸受け331xからX軸方向とは異なる方向の離れた位置でフレーム302とX枠301との間に1つのボール307xが配設される。図7に示すように、X枠301と摺動体330xとからなる移動体311xは、フレーム302に対して2個のボール336xと1個のボール307xとによる離れた位置で、3点支持されている。このため、V溝334xに平行な軸周りの回転による煽りを生ずることなく安定してフレーム302上をX軸方向に移動する。
The
よって、X軸振動子320xに対する強い押圧部分のガイド支持機構が、軸受け331x,304xによるX軸方向に沿った1列のボールベアリング軸受け構造で済み、小型化・構造単純化が可能となる。尚、Y軸駆動機構310yも、X軸駆動機構310xと同様に動作し、ここでの説明は省略する。
Therefore, the guide support mechanism for the strong pressing portion with respect to the
次に、手ブレ補正動作について説明する。
複数の設定等を行うためのカメラ操作SW52により、図示しない手ブレ補正機能がオン設定されており、シャッタボタン等の図示しないメインSWがオンされると、Bucom50から防振制御回路43に対して、振動子駆動回路42が初期動作を実行する信号が伝達される。この信号により、振動子駆動回路42からX軸振動子320x及びY軸振動子320yに所定の周波電圧が印加され、CCD31の中心と撮像光軸が一致するように、X枠301及びホルダ38が、それぞれX軸,Y軸方向に駆動される。以下、この動作をセンタリングと称する。
Next, the camera shake correction operation will be described.
A camera shake correction function (not shown) is turned on by a
その後、X軸ジャイロ45x、Y軸ジャイロ45yによって検出されたボディユニット100のブレ信号を防振制御回路43に取り込む。ここで、X軸ジャイロ45x、Y軸ジャイロ45yでは、その一方の軸周りのブレを検出する角速度センサから出力された信号が、処理回路で信号増幅後、A/D変換されて防振制御回路43に入力される。
Thereafter, the shake signal of the body unit 100 detected by the
防振制御回路43では、X軸ジャイロ45x、Y軸ジャイロ45yの出力信号に基づきブレ補正量を演算し、演算されたブレ補正量に応じた信号を振動子駆動回路42に出力する。CCD31を搭載したホルダ38及びX枠301は、振動子駆動回路42によって生成される電気信号によって動作するY軸振動子320y、X軸振動子320xによって駆動される。CCD31(ホルダ38)の駆動位置は、位置検出センサ44によって検出され、防振制御回路43に送られフィードバック制御が行われる。手ブレ補正制御の詳細については、後述する。
The image
次に、図11に示すフローチャートを参照して、Bucom50の静止画撮像時の補正動作について説明する。尚、本実施形態における補正動作は、レリーズSWオン(1Rオン)以降に開始される。
Next, with reference to the flowchart shown in FIG. 11, the correction operation at the time of still image capturing of the
まず、ユーザによりレリーズSW1Rがオンされると、ブレ補正駆動に必要なレンズの情報が後述するTucomへ送信する(ステップS1)。その送信と共に、ブレ補正動作を開始する(ステップS2)。Tucomでは、X軸ジャイロ45x、Y軸ジャイロ45yの出力信号に基づいて補正量を演算し、算出された補正量に従ってブレ補正駆動を行う。この時、レリーズSW1Rがオフされたか、即ち、撮像準備開始指示が解除されたか否かを判定する(ステップS3)。この判定でオフされて指示が解除された場合には(Yes)、Bucom50はTucomへ停止指示を送信し、ブレ補正駆動を停止する(ステップS9)。その後、Bucom50はTucomへセンタリング指示を送信し、CCD31のセンタリング(ステップS10)を行う。そして、撮像準備開始の指示待ち状態(1R待ち状態)となる。
First, when release SW1R is turned on by the user, lens information necessary for blur correction driving is transmitted to Tucom, which will be described later (step S1). Simultaneously with the transmission, a shake correction operation is started (step S2). In Tucom, a correction amount is calculated based on output signals of the
一方、ステップS3の判定で、レリーズSWの1Rのオンが維持されている、即ち撮像準備開始指示が解除されない場合には(No)、つづいて、レリーズSW2Rのオンにより、撮像開始が指示されたか否かを判定する(ステップS4)。この判定で、レリーズSW2Rがオンされない、即ち撮像開始が指示されない場合には(No)、ステップS3に戻り、指示待ち状態で待機する。一方、レリーズSW2Rがオンされて撮像開始が指示された場合には(Yes)、Bucom50はTucomへ駆動しているブレ補正駆動を停止する指示を送信し、ブレ補正駆動を停止させる(ステップS5)。その後、Bucom50はTucomへセンタリング指示を送信し、CCD31のセンタリングを行う(ステップS6)。
On the other hand, if it is determined in step S3 that the
次に、一旦停止したブレ補正の駆動を開始する(ステップS7)。Tucomでは、再びX軸ジャイロ45x、Y軸ジャイロ45yの出力信号に基づいて補正量を演算し、その補正量に従ってブレ補正駆動を行う。そして、シャッタを駆動させて露光を行う(ステップS8)。露光が終了すると、Bucom50はTucomへブレ補正駆動を停止させて(ステップS9)、その後CCD31のセンタリングを行い(ステップS10)、撮像準備開始の指示待ち状態(1R待ち状態)となる。
Next, once stopped, the blur correction drive is started (step S7). In Tucom, the correction amount is calculated again based on the output signals of the
ここで、図12を参照して、手ブレ補正制御の詳細について説明する。
ここでは、X軸とY軸はそれぞれ独立にブレ補正制御を行うため、X軸についてのみ説明を行う。
Here, the details of the camera shake correction control will be described with reference to FIG.
Here, since the X-axis and the Y-axis perform blur correction control independently of each other, only the X-axis will be described.
図12に示すように、防振制御回路43はジャイロセンサ45(X軸ジャイロ45x、Y軸ジャイロ45y)の増幅回路61、位置検出センサ44の増幅回路65、及び手ブレ補正制御用マイクロコンピュータ(以下、Tucomと称する)より構成される。Tucomは、Bucom50からの指示に従って、手ブレ補正制御演算を行い、この構成では、補正量演算部62、減算部63及びゲイン部64を備えている。
As shown in FIG. 12, the image
カメラのX軸のブレ量は、X軸ジャイロ45xによって検出され、防振制御回路43内の増幅回路61にて増幅された後、A/D変換されてTucomに入力される。Tucomでは、その信号とレンズ情報に基づいてブレ補正量の演算が行われ、振動子駆動回路42へブレ補正量に応じた信号が送られる。振動子駆動回路42の出力信号により動作するX軸振動子506によって、CCDユニット31が駆動される。その駆動に必要なエネルギーは、電源回路53より供給される。CCDユニット31の駆動位置は、位置検出センサ44によって検出され、増幅回路65にて増幅された後、A/D変換されて、Tucomに入力される。
The X-axis shake amount of the camera is detected by the
振動子駆動回路42へ与える信号の算出方法について説明する。
図4及び図5を用いて、振動子の特性について前述した。そこで、図4において、所望の速度が出力される周波数で振動子を振動させた状態で、図5において位相を変更すると、移動体の速度制御を行うことが可能となる。つまり、ブレ補正量演算結果に基づいて、振動子駆動回路42を経由して、振動子の電極202と電極203に与える駆動信号の位相差を、リアルタイムに変更することによって、ブレ補正駆動を行うことが可能となる。
A method for calculating a signal supplied to the
The characteristics of the vibrator have been described above with reference to FIGS. Therefore, in FIG. 4, if the phase is changed in FIG. 5 in a state where the vibrator is vibrated at a frequency at which a desired speed is output, the speed control of the moving body can be performed. That is, based on the blur correction amount calculation result, the blur correction drive is performed by changing the phase difference between the drive signals applied to the
次に、電極202、203に与える駆動信号の位相差の決定方法について説明する。
Tucomでは、補正演算部61にて、X軸ジャイロ45xの出力信号に基づいてブレ補正量が演算される。減算部63では、そのブレ補正量と位置検出センサ44によって検出された位置検出値との差分を演算する(以下、偏差と称する)。ゲイン部64では、この偏差に所定の係数(以下、ゲインと称する)を掛け算することによって導き出される値「偏差×ゲイン」を、電極202、203に与える駆動信号の位相差として、Tucomから振動子駆動回路42へ信号を送信する。
Next, a method for determining the phase difference of the drive signals applied to the
In Tucom, the
従って、偏差が大きいほど、より大きい位相差信号が振動子駆動回路42へ入力されることとなり、より速く移動体を駆動することができる。所謂、フィードバック制御である。
Therefore, as the deviation is larger, a larger phase difference signal is input to the
前述したように、従来は比較的大型の重い撮像ユニット(CCD及び、振動子を変位可能に保持する保持機構等)14を駆動すると、撮像ユニット14の駆動時の振動がカメラ本体に伝達され、手ブレを検出するためのジャイロセンサ45がその振動を検出する。即ち、図13に示す点線に示すように、メカ振動をジャイロセンサ45が検出する正帰還ループがブレ補正システム内に発生する。
As described above, when a relatively large and heavy imaging unit (CCD and a holding mechanism that holds the vibrator so as to be displaceable) 14 is driven, vibration during driving of the
例えば、ジャイロセンサ45が同じ角速度を検出した場合でも、レンズユニットにおける焦点距離が長くなるほど、撮像面上でのブレ量が大きくなる。つまり、長焦点距離のレンズ装着時に、メカ振動の影響が大きくなり、前述した発振を引き起こす危険性が高くなる。ジャイロセンサによって検出したブレ角度をθ、レンズの焦点距離をfとすると、撮像面上でのブレ量はf×tanθと近似させることができる。このような発振が生じると制御不能となり、手ブレが生じていなくともブレ画像が撮像されてしまうため、発振の発生は必ず回避しなければならない。
For example, even when the
<第1の実施形態>
次に、第1の実施形態について説明する。
<First Embodiment>
Next, a first embodiment will be described.
第1の実施形態は、前述した撮像ユニット14の駆動による振動が正帰還ループにより影響する課題を解決するものである。図14は、第1の実施形態における手ぶれ補正システムのブロック構成を示す図である。尚、本実施形態の構成部位で図12に示した構成部位には同じ参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
The first embodiment solves the above-described problem that the vibration caused by the drive of the
ジャイロセンサ45の出力から算出した撮像面上でのブレ補正量は、前述したように、f×tanθである。この時、同じブレ補正量であっても焦点距離fの値が大きいと撮像ユニット14のブレ補正量が大きくなり、発振を誘発しやすくなる。そこで、光学パラメータ制限部66によりレンズ情報(焦点距離情報)に基づき、光学パラメータに上限を設けることにより、ブレ補正量に対して制限が行われる。
The blur correction amount on the imaging surface calculated from the output of the
即ち、光学パラメータ制限部66は、レンズ情報に含まれる撮影レンズの焦点距離f(焦点距離情報)に対して、所定値として予め定めた最大焦点距離fmaxと比較して、焦点距離fの値がその最大の焦点距離fmaxを越える場合、ブレ補正量の演算式をfmax×tanθとする。得られた焦点距離fが最大の焦点距離fmax以下であれば、制限を加えずに得られる焦点距離を用いてブレ補正量を算出する。
That is, the optical
従って、最大焦点距離fmaxを越える焦点距離fに対しては、最大焦点距離fmaxに置き換えて、補正演算部62にその係数を出力する。
Therefore, the focal length f exceeding the maximum focal length fmax is replaced with the maximum focal length fmax, and the coefficient is output to the
以下、図15に示すフローチャートを参照して手ブレ補正制御について詳細に説明する。尚、図15に示すフローチャートは、前述した図11に示すステップS11〜S14及びステップS15〜S17のブレ補正駆動開始〜ブレ補正駆動停止における、Tucomの内部処理を示したものである。 Hereinafter, the camera shake correction control will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. Note that the flowchart shown in FIG. 15 shows Tucom's internal processing in steps S11 to S14 and steps S15 to S17 shown in FIG.
ブレ補正駆動の開始時は、まず、レンズの焦点距離fを、Bucom50がLucomより取得し、さらにBucom50からTucomへと送信される(ステップS11)。Tucomでは、焦点距離fがfmaxより大きいか否かの判別を行う(ステップS12)。この判定で、焦点距離fがfmaxより大きければ(Yes)、焦点距離f=fmaxとし、焦点距離fの値を制限することによって発振の防止を行う(ステップS13)。一方、焦点距離fがfmaxより大きくなければ(No)、その焦点距離fを用いる。
At the start of the blur correction drive, first, the
次に、その焦点距離fの値を用いて、撮像面上でのブレ補正量を演算し(ステップS14)、演算されたブレ補正量に基づいて、フィードバック制御を行う(ステップS15)。次に、Bucom50よりブレ補正駆動停止の指示の有無を判定し(ステップS16)、その指示があるまで(No)、ブレ補正量演算とフィードバック制御の処理を繰り返す。一方、ブレ補正駆動停止の指示を受け取った後(Yes)は、ブレ補正の駆動源となる超音波アクチュエータ(超音波モータ)を停止させて(ステップS17)、Bucom50の指示を待機する。
Next, using the value of the focal length f, a blur correction amount on the imaging surface is calculated (step S14), and feedback control is performed based on the calculated blur correction amount (step S15). Next, it is determined whether or not there is an instruction to stop blur correction driving from the Bucom 50 (step S16). Until there is an instruction (No), the blur correction amount calculation and feedback control processing are repeated. On the other hand, after receiving an instruction to stop the shake correction drive (Yes), the ultrasonic actuator (ultrasonic motor) serving as the drive source for shake correction is stopped (step S17), and the
以上のように、焦点距離の制限を行い、フィードバック制御を行うことで、前述した発振の発生を防止することができる。尚、レンズの焦点距離の値が予め定めたfmaxよりも大きいときは、全てfmaxとして撮像面上でのブレ補正量を計算するため、算出したブレ補正量は必ず誤差が生じ、ブレ補正性能の劣化が生じる事態が想定される。しかし、発振が生じる焦点距離は、その値が非常に大きいときである。そして焦点距離が大きい望遠レンズは、大きく重いものであり、ユーザが手持ちで撮像することは少なく、通常、三脚に固定して撮像を行う。このため、ユーザへの問題はほとんど生じない。 As described above, the above-described oscillation can be prevented by limiting the focal length and performing the feedback control. When the value of the focal length of the lens is larger than a predetermined fmax, the blur correction amount on the imaging surface is calculated as all fmax. Therefore, the calculated blur correction amount always has an error, and the blur correction performance It is assumed that deterioration will occur. However, the focal length at which oscillation occurs is when the value is very large. A telephoto lens having a large focal length is large and heavy, and is rarely imaged by a user, and is usually fixed on a tripod. For this reason, the problem to a user hardly arises.
<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態について説明する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described.
図16は、第2の実施形態における手ぶれ補正システムのブロック構成を示す図である。尚、本実施形態の構成部位で図12に示した構成部位には同じ参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。 FIG. 16 is a diagram illustrating a block configuration of a camera shake correction system according to the second embodiment. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the structural part shown in FIG. 12 in the structural part of this embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
本実施形態は、図12に示した構成に加えて、Tucom内に、発振防止LPF68及びバイパスSW67を設けている。即ち、補正量演算部62から出力されたブレ補正量信号における通過する周波数(周数帯域)を制御する構成である。
In this embodiment, in addition to the configuration shown in FIG. 12, an
通常、手ブレの周波数帯域は0〜20Hz程度であり、メカ振動の周波数帯域は100Hz〜200Hz程度である。メカ振動の周波数帯域は、手ブレの周波数帯域よりも高周波であるため、レンズの焦点距離が所定値flpfより大きいとき、図16に示すようにジャイロセンサ検出信号の信号処理に発振防止LPF(Low Pass Filter)68を追加し、メカ振動検出信号を減衰させることにより、手ブレ補正システムの発振を防止することができる。発信防止LPF68の特性例を図18(a),(b)のボード線図に示す。発振防止LPF68の特性は、手ブレの周波数帯域の信号は、ゲインの変動なく通過させて、メカ振動の周波数帯域は減衰させる特性である。
Usually, the frequency band of camera shake is about 0 to 20 Hz, and the frequency band of mechanical vibration is about 100 Hz to 200 Hz. Since the frequency band of mechanical vibration is higher than the frequency band of camera shake, when the focal length of the lens is larger than the predetermined value flpf, the oscillation prevention LPF (Low) is used for signal processing of the gyro sensor detection signal as shown in FIG. By adding a (Pass Filter) 68 and attenuating the mechanical vibration detection signal, oscillation of the camera shake correction system can be prevented. Examples of the characteristics of the outgoing
図19に示すフローチャートを参照して手ぶれ補正の制御について説明する。尚、図19に示すフローチャートは、図11に示したステップS2〜S5及びステップS7〜S9のブレ補正駆動開始−ブレ補正駆動停止における、Tucomの内部処理を示したものである。 The camera shake correction control will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The flowchart shown in FIG. 19 shows Tucom's internal processing in the blur correction drive start-blur correction drive stop of steps S2 to S5 and steps S7 to S9 shown in FIG.
ブレ補正駆動開始時は、まずBucom50がレンズの焦点距離fをLucom5より取得し、さらにBucom50からTucomに送信される(ステップS21)。Tucomでは、焦点距離fがflpfより大きいか否かの判別を行い(ステップS22)、大きい場合は(Yes)、LPFflagのフラグに1をセットする(ステップS23)。一方、焦点距離fがflpf以下であれば(No)、LPFflagのフラグを0にリセットする(ステップS24)。
At the start of blur correction driving, the
撮像面上でのブレ補正量の演算を行った後(ステップS25)、LPFflagのフラグが1か否かを判定し(ステップS26)、フラグが1の場合は(Yes)、発振防止LPF68を用いて、演算したブレ補正量に対して前述した特性を有するLPF処理を施す。一方、フラグが0の場合には(No)、バイパスSW67をオンさせて、LPF処理を施さずに、ブレ補正量を減算部63に伝送する。その後、演算したブレ補正量に基づいて、フィードバック制御を行う(ステップS28)。
After calculating the blur correction amount on the imaging surface (step S25), it is determined whether or not the flag of the LPF flag is 1 (step S26). If the flag is 1 (Yes), the
その後、Bucom50からのブレ補正駆動停止の指示の有無を判定し(ステップS29)、停止指示があるまで(No)、ブレ補正量の演算処理とフィードバック制御の処理を繰り返し行う。ステップS29において、ブレ補正駆動停止の指示を受け取った後は(Yes)、手ブレ補正機構の超音波モータの駆動を停止し(ステップS30)、Bucom50の指示を待機する。
Thereafter, it is determined whether or not there is an instruction to stop blur correction driving from the Bucom 50 (step S29), and until there is a stop instruction (No), the blur correction amount calculation process and the feedback control process are repeated. In step S29, after receiving an instruction to stop the vibration reduction driving (Yes), the driving of the ultrasonic motor of the camera shake correction mechanism is stopped (step S30), and the instruction of
尚、本実施形態では、Tucomの補正量演算部62の出力側に発振防止LPF68を配置して、補正量演算部62から出力されたブレ補正量信号に対してフィルタ処理を行っている構成であるが、これに限定されるものではない。例えば、図17の変形例に示すように、Tucomの補正量演算部62の入力側に発振防止LPF68及びバイパスSW67を設けて、補正量演算を行う前にフィルタ処理を施しても、メカ振動の周波数帯域の信号を減衰させる同等の効果を得ることができる。
In the present embodiment, an
図19を用いて説明したように、焦点距離fが予め定めた値よりも小さいときは、前述した発振防止LPF処理は施さずに全周波数帯域の信号を通過させる。これは、発振防止LPF68を介在させたとき、図18(a)に示すように、手ブレ周波数帯域でのゲインの減衰がないカットオフ周波数に設定しても、図18(b)に示すように、手ブレ周波数帯域での位相遅れが生じ、手ブレ補正性能が若干劣化してしまうので、これを防止するためである。尚、焦点距離が所定値よりも小さいときに、LPF処理を行わないのではなく、発振防止LPF68のカットオフ周波数を、手ブレ周波数帯域での位相遅れが略ゼロになるような高い値に設定し、手ブレ補正性能の劣化を防ぐ方法を用いてもよい。その場合は、図16及び図17において、レンズ情報に応じて発振防止LPF68をバイパスするバイパスSWは不要となる。
As described with reference to FIG. 19, when the focal length f is smaller than a predetermined value, the signal of the entire frequency band is allowed to pass without performing the above-described oscillation prevention LPF processing. As shown in FIG. 18 (b), even when the cutoff frequency is set so that there is no gain attenuation in the camera shake frequency band as shown in FIG. 18 (a) when the
以上説明したように、本実施形態においても上述した第1の実施形態と同等の効果を得ることができる。特に、撮影レンズの焦点距離が予め定めた焦点距離以上であった場合には、ジャイロセンサ45により検出された信号に対して、手ブレの周波数帯域の信号は、ゲインの変動なく通過させて、メカ振動の周波数帯域の信号は減衰させることができ、手ぶれ補正が正しく実施されると共に、カメラが補正動作により振動し続ける発振状態を回避することができる。
As described above, also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained. In particular, when the focal length of the photographic lens is equal to or greater than a predetermined focal length, a signal in the frequency band of camera shake is allowed to pass through the signal detected by the
<第3の実施形態>
次に、第3実施形態について説明する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described.
図22は、第3の実施形態における手ぶれ補正システムのブロック構成を示す図である。尚、本実施形態の構成部位で図12に示した構成部位には同じ参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。 FIG. 22 is a diagram illustrating a block configuration of a camera shake correction system according to the third embodiment. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the structural part shown in FIG. 12 in the structural part of this embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
前述した図12において、補正量演算結果を入力、撮像ユニット14の駆動位置を出力として、入力に対する出力の伝達特性を図20のボード線図に示す。通常、超音波モータの追従可能な周波数帯域は、手ブレの周波数帯域に十分追従可能なように、図20に示すように手ブレの周波数帯域よりも高く設定されている。このため、メカ振動周波数帯域の信号が発生した場合に、その信号に追従し、発振状態に陥る危険性が高くなる。これを防ぐためには、レンズの焦点距離fが予め定めた値fgain以上のとき、メカ振動周波数帯域の追従性能を劣化させればよい。
In FIG. 12, the correction amount calculation result is input, the drive position of the
即ち、図12に示す構成におけるフィードバック制御のループゲインを小さくする。このときの補正量演算結果を入力、撮像ユニット14の駆動位置を出力したときの、入力に対する出力の伝達特性を図21のボード線図に示す。
That is, the loop gain of feedback control in the configuration shown in FIG. 12 is reduced. The Bode diagram of FIG. 21 shows the output transfer characteristic with respect to the input when the correction amount calculation result at this time is input and the drive position of the
図21において、メカ振動周波数帯域でのゲインが、0dBより小さいほど、メカ振動周波数帯域への追従性能が劣化し、発振発生の危険性が減少する。しかし単に、フィードバックループゲインを小さくすると、図21の伝達特性に示すように、手ブレ周波数帯域においてもゲインの低下や位相遅れが生じ、手ブレ補正性能の劣化を招いている。 In FIG. 21, as the gain in the mechanical vibration frequency band is smaller than 0 dB, the follow-up performance to the mechanical vibration frequency band deteriorates, and the risk of occurrence of oscillation decreases. However, if the feedback loop gain is simply reduced, as shown in the transfer characteristics of FIG. 21, gain reduction and phase delay occur in the camera shake frequency band, and the camera shake correction performance deteriorates.
そこで、図22に示すような位相補償フィルタを挿入した構成を用いる。この構成は、フィードバックループに直列に位相補償フィルタ74を設けて、位相遅れを改善する。本実施形態における位相補償フィルタ74の特性は、図23に示すように、手ブレの周波数帯域でゲインが大きくなるように補償する特性である。これにより、メカ振動周波数帯域でのループゲインを小さく保ちつつ、手ブレ周波数帯域でのループゲインを大きくすることができる。
Therefore, a configuration in which a phase compensation filter as shown in FIG. 22 is inserted is used. This configuration provides a
図24に示すフローチャートを参照して、手ぶれ補正制御について説明する。
尚、図24に示すフローチャートは、前述した図11に示すステップS2〜S5及びステップS7〜S9のブレ補正駆動開始〜ブレ補正駆動停止における、Tucomの内部処理を示したものである。また、前述した図19におけるフローチャートにおいて、同等のステップについては同じステップ番号を付して、説明を簡略化する。
The camera shake correction control will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
The flowchart shown in FIG. 24 shows Tucom's internal processing in the above-described steps S2 to S5 and steps S7 to S9 shown in FIG. In the flowchart in FIG. 19 described above, the same step numbers are assigned to the equivalent steps, and the description is simplified.
ブレ補正駆動開始時は、まずレンズの焦点距離fを、Bucom50がLucomより取得し、さらにBucom50からTucomへと送信される(ステップS21)。Tucomでは、焦点距離fがfgainより大きいか否かの判別を行い(ステップS22)、大きい場合には(Yes)、GAINflagのフラグに1をセットする(ステップS31)。一方、この判定で焦点距離fがfgainより大きくなければ(No)、GAINflagのフラグを0にリセットする(ステップS32)。
At the start of blur correction driving, first, the
撮像面上でのブレ補正量の演算を行った後(ステップS25)、GAINflagのフラグが1か否かを判定し(ステップS33)、フラグが1の場合は(Yes)、演算したブレ補正量に基づいて、フィードバックループゲインを小さい値に変更し、位相補償フィルタ処理を追加した、フィードバック制御を行う(ステップS34)。一方、フラグが0の場合には(No)、通常のフィードバック制御を行う(ステップS35)。Bucom50よりブレ補正駆動停止の指示の有無を判定する(ステップS29)。この判定でブレ補正駆動停止の指示があるまで(No)、ブレ補正量演算とフィードバック制御の処理を繰り返す。ブレ補正駆動停止の指示を受け取った後は、超音波モータへの駆動信号供給を停止し、以後、Bucom50の指示を待機する。
After calculating the shake correction amount on the imaging surface (step S25), it is determined whether the GAIN flag flag is 1 (step S33). If the flag is 1 (Yes), the calculated shake correction amount is determined. Based on, feedback control is performed by changing the feedback loop gain to a small value and adding phase compensation filter processing (step S34). On the other hand, when the flag is 0 (No), normal feedback control is performed (step S35). The
以上説明したように本実施形態によれば、補正量演算結果を入力、撮像ユニット14の駆動位置を出力としたときの、入力に対する焦点距離fがfgainより大きい場合の出力の伝達特性は図25に示す特性となる。図25に示す伝達特性では、メカ振動周波数帯域でのゲインを小さくする特性となっており、図20に示した対策前の伝達特性と比較して、長焦点距離レンズ撮像時の発振発生の危険性を低減することがでる。さらに図25に示す伝達特性は、手ブレ周波数帯域でのゲインの低下や位相遅れがほとんど生じることがなく、図21における位相補償フィルタ挿入前の伝達特性と比較して、手ブレ周波数帯域での性能劣化を最小限に抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, when the correction amount calculation result is input and the drive position of the
第3の実施形態の変形例について説明する。
前述した図25に示す特性を実現した場合、追従可能な周波数帯域が低ければ、駆動開始初期においては、フィードバック制御系が定常状態に至るまでの応答が遅くなる場合がある。これを補うためには図22に示した構成に加えて、図26に示すように、Tucomに入力した増幅回路61の出力信号を分岐して入力する補正速度演算部76と、補正速度演算部76が出力した後述するフィードフォワード制御信号と、位相補償フィルタ74の出力信号と加算する加算部75を備える。
A modification of the third embodiment will be described.
When the characteristics shown in FIG. 25 described above are realized, if the frequency band that can be followed is low, the response until the feedback control system reaches a steady state may be delayed at the beginning of driving. In order to compensate for this, in addition to the configuration shown in FIG. 22, as shown in FIG. 26, a correction
この構成により、ジャイロセンサの角速度信号とレンズ情報により、ブレ補正速度を演算する。そして、図5に示したモータ特性から導き出されるブレ補正速度を出力するために必要な位相差信号を、振動子に与える制御(一般的にフィードフォワーフォド制御と呼ばれる)をフィードバック制御と併用する。これにより、フィードバック制御系の追従可能な周波数帯域を低くなったことにより生じる応答劣化を補い、駆動開始初期の追従性能を向上させることができる。 With this configuration, the blur correction speed is calculated from the angular speed signal of the gyro sensor and the lens information. Then, the control (generally referred to as feedforward control) that gives the vibrator a phase difference signal necessary for outputting the blur correction speed derived from the motor characteristics shown in FIG. 5 is used together with the feedback control. . As a result, it is possible to compensate for the response deterioration caused by lowering the frequency band in which the feedback control system can follow, and to improve the follow-up performance at the beginning of driving.
尚、位相補償フィルタ74は、レンズの焦点距離fに関わらず、常に介在させてもよい。その場合は、レンズの焦点距離fが予め定めた値以上のとき、手ブレ周波数帯域におけるゲインが大きくなるように、位相補償フィルタ74の特性を変更すればよい。その場合は、図22及び図26の構成において、レンズ情報に応じて位相補償フィルタ74をバイパスするバイパスSW73は不要である。
以上説明した第1乃至第3の実施形態及び変形例は、どのように組み合わせたとしても、前述した良好な効果を得ることができる。
The
The above-described favorable effects can be obtained no matter how the first to third embodiments and modifications described above are combined.
これらの実施形態によれば、比較的大きくて重い撮像ユニット14の駆動を行う手ブレ補正システムであっても、手ブレ補正時に発生する振動による発振の発生を防止することができる。従って、ブレ補正システムによって、逆にブレ画像が撮像されてしまう事態を防ぎ、如何なる撮像状況下においても、適正にブレ補正が実施される撮像装置を提供する。
According to these embodiments, even with the camera shake correction system that drives the relatively large and
(付記)
さらに、本発明は、以下の要旨を含んでいる。
(1)被写体像を結像するための撮影レンズと、
上記撮影レンズの焦点距離情報を検出する焦点距離検出部と、
ピッチ方向及びヨー方向の被写体像のブレ量を検出するぶれ検出部と、
上記撮影レンズが結像する被写体像を受光し、光電変換による画像データを生成する撮像部と、
上記撮像部を搭載し、上記撮像部を上記撮影レンズの光軸に垂直な面上を変位可能に保持する保持機構と、
上記撮像部の位置を検出する位置センサ部と、
上記撮像部を上記光軸に垂直な面上を移動させるアクチュエータと、
上記焦点距離検出部が検出した上記焦点距離情報を予め設定した値に基づき制限された変位信号を求め、上記変位信号により上記アクチュエータへの手ぶれ補正量を制御する制御部と、を具備することを特徴とする撮像装置。
(Appendix)
Furthermore, the present invention includes the following gist.
(1) a photographic lens for forming a subject image;
A focal length detection unit for detecting focal length information of the photographing lens;
A shake detection unit that detects a blur amount of a subject image in the pitch direction and the yaw direction;
An imaging unit that receives a subject image formed by the photographing lens and generates image data by photoelectric conversion;
A holding mechanism that mounts the image pickup unit and holds the image pickup unit so as to be displaceable on a plane perpendicular to the optical axis of the photographing lens;
A position sensor unit for detecting the position of the imaging unit;
An actuator for moving the imaging unit on a plane perpendicular to the optical axis;
A control unit that obtains a displacement signal limited based on a preset value of the focal length information detected by the focal length detection unit and controls a camera shake correction amount to the actuator based on the displacement signal. An imaging device that is characterized.
(2)上記制御部は、
上記焦点距離検出部が検出した上記焦点距離情報が上記予め設定した値を越える時には、上記予め設定した値を上限とする制限を指示する光学パラメータ制限部と、
上記ぶれ検出部が検出した上記ブレ量に対して、上記光学パラメータ制限部による上記制限を加味した変位信号に基づきブレ補正量を出力する補正演算部と、
上記ブレ補正量と上記位置センサ部によって検出された位置検出値との差分からなる偏差を出力するフィードバック制御を行う減算部と、
上記偏差に所定の係数を掛け算することによって導き出される手ぶれ補正信号を、上記アクチュエータを駆動させる上記手ぶれ補正量として出力するゲイン部と、
を具備することを特徴とする前記(1)項に記載の撮像装置。
(2) The control unit
When the focal length information detected by the focal length detection unit exceeds the preset value, an optical parameter limiting unit for instructing a limit with the preset value as an upper limit;
A correction calculation unit that outputs a blur correction amount based on a displacement signal in consideration of the limitation by the optical parameter limiting unit with respect to the blur amount detected by the blur detection unit;
A subtractor for performing feedback control for outputting a deviation consisting of a difference between the blur correction amount and the position detection value detected by the position sensor;
A gain unit that outputs a camera shake correction signal derived by multiplying the deviation by a predetermined coefficient as the camera shake correction amount for driving the actuator;
The imaging apparatus according to item (1), further comprising:
(3)上記制御部は、
上記ぶれ検出部が検出した上記ブレ量に対して、手ブレの周波数帯域のみを通過させるローパスフィルタと、
上記ローパスフィルタを通過したブレ補正量からなる変位信号に基づきブレ補正量を出力する補正演算部と、
上記焦点距離検出部が検出した上記焦点距離情報が、上記予め設定した値を越える時には、ローパスフィルタ処理に選択し、上記予め設定した値以下の時には、非ローパスフィルタ処理を選択するスイッチ部と、
上記ブレ補正量と上記位置センサ部によって検出された位置検出値との差分からなる偏差を出力するフィードバック制御を行う減算部と、
上記偏差に所定の係数を掛け算することによって導き出される手ぶれ補正信号を、上記アクチュエータを駆動させる上記手ぶれ補正量として出力するゲイン部と、
を具備することを特徴とする前記(1)項に記載の撮像装置。
(3) The control unit
A low-pass filter that passes only the frequency band of camera shake with respect to the shake amount detected by the shake detection unit, and
A correction calculation unit that outputs a blur correction amount based on a displacement signal including the blur correction amount that has passed through the low-pass filter;
When the focal length information detected by the focal length detection unit exceeds the preset value, the low-pass filter processing is selected, and when the focal length information is equal to or less than the preset value, a switch unit that selects non-low-pass filter processing;
A subtractor for performing feedback control for outputting a deviation consisting of a difference between the blur correction amount and the position detection value detected by the position sensor;
A gain unit that outputs a camera shake correction signal derived by multiplying the deviation by a predetermined coefficient as the camera shake correction amount for driving the actuator;
The imaging apparatus according to item (1), further comprising:
(4)被写体像を結像するための撮影レンズと、
上記撮影レンズの焦点距離情報を検出する焦点距離検出部と、
ピッチ方向及びヨー方向の被写体像のブレ量を検出するぶれ検出部と、
上記撮影レンズが結像する被写体像を受光し、光電変換による画像データを生成する撮像部と、
上記撮像部を搭載し、上記撮像部を上記撮影レンズの光軸に垂直な面上を変位可能に保持する保持機構と、
上記撮像部の位置を検出する位置センサ部と、
上記撮像部を上記光軸に垂直な面上を移動させるアクチュエータと、
上記焦点距離情報と予め設定した値の比較に基づき、上記焦点距離情報から求められたブレ補正量に対して、手ブレの周波数帯域のみを通過させるローパスフィルタ処理により上記アクチュエータへのぶれ補正量を制御する制御部と、を具備することを特徴とする撮像装置。
(4) a photographic lens for forming a subject image;
A focal length detection unit for detecting focal length information of the photographing lens;
A shake detection unit that detects a blur amount of a subject image in the pitch direction and the yaw direction;
An imaging unit that receives a subject image formed by the photographing lens and generates image data by photoelectric conversion;
A holding mechanism that mounts the image pickup unit and holds the image pickup unit so as to be displaceable on a plane perpendicular to the optical axis of the photographing lens;
A position sensor unit for detecting the position of the imaging unit;
An actuator for moving the imaging unit on a plane perpendicular to the optical axis;
Based on a comparison between the focal length information and a preset value, the blur correction amount to the actuator is reduced by a low-pass filter process that passes only the frequency range of camera shake with respect to the blur correction amount obtained from the focal length information. An imaging device comprising: a control unit that controls the imaging device.
(5)上記制御部は、上記ローパスフィルタ処理の遮断周波数を、上記焦点距離情報が上記予め設定した値を越える時は、上記焦点距離情報が上記予め設定した値以下の時と比較して小さくすることを特徴とする前記(4)項に記載の撮像装置。 (5) The control unit reduces the cutoff frequency of the low-pass filter process when the focal length information exceeds the preset value compared to when the focal length information is equal to or less than the preset value. The imaging apparatus according to item (4), characterized in that:
(6)上記制御部は、
上記ぶれ検出部が検出した上記ブレ量に対して、ゲインを無変動で通過させ且、手ブレの周波数帯域のみを通過させるローパスフィルタと、
上記ローパスフィルタを通過したブレ量からなる変位信号に基づきブレ補正量を出力する補正演算部と、
上記焦点距離検出部が検出した上記焦点距離情報が、上記予め設定した値を越える時には、ローパスフィルタ処理に選択し、上記予め設定した値以下の時には、非ローパスフィルタ処理を選択するスイッチ部と、
上記ブレ補正量と上記位置センサ部によって検出された位置検出値との差分からなる偏差を出力するフィードバック制御を行う減算部と、
上記偏差に所定の係数を掛け算することによって導き出される手ぶれ補正信号を、上記アクチュエータを駆動させる上記手ぶれ補正量として出力するゲイン部と、
を具備することを特徴とする前記(4)項に記載の撮像装置。
(6) The control unit
A low-pass filter that passes the gain unchanged and passes only the frequency band of camera shake with respect to the blur amount detected by the blur detection unit;
A correction calculation unit that outputs a blur correction amount based on a displacement signal composed of the blur amount that has passed through the low-pass filter;
When the focal length information detected by the focal length detection unit exceeds the preset value, the low-pass filter processing is selected, and when the focal length information is equal to or less than the preset value, a switch unit that selects non-low-pass filter processing;
A subtractor for performing feedback control for outputting a deviation consisting of a difference between the blur correction amount and the position detection value detected by the position sensor;
A gain unit that outputs a camera shake correction signal derived by multiplying the deviation by a predetermined coefficient as the camera shake correction amount for driving the actuator;
The imaging apparatus according to item (4), further comprising:
(7)被写体像を結像するための撮影レンズと、
上記撮影レンズの焦点距離情報を検出する焦点距離検出部と、
ピッチ方向及びヨー方向の被写体像のブレ量を検出するぶれ検出部と、
上記撮影レンズが結像する被写体像を受光し、光電変換による画像データを生成する撮像部と、
上記撮像部を搭載し、上記撮像部を上記撮影レンズの光軸に垂直な面上を変位可能に保持する保持機構と、
上記撮像部の位置を検出する位置センサ部と、
上記撮像部を上記光軸に垂直な面上を移動させるアクチュエータと、
上記焦点距離検出部が検出した上記焦点距離情報を予め設定した値に基づき制限された変位信号を求め、上記変位信号により上記アクチュエータへの手ぶれ補正量を制御する制御部と、を具備し、
上記制御部は、上記位置センサ部により検出された上記撮像部の位置情報をフィードパックする位置制御ループを有し、上記焦点距離情報が所定の値以上の時は、上記位置制御ループのループゲインを小さくすることを特徴とする撮像装置。
(7) a photographic lens for forming a subject image;
A focal length detection unit for detecting focal length information of the photographing lens;
A shake detection unit that detects a blur amount of a subject image in the pitch direction and the yaw direction;
An imaging unit that receives a subject image formed by the photographing lens and generates image data by photoelectric conversion;
A holding mechanism that mounts the image pickup unit and holds the image pickup unit so as to be displaceable on a plane perpendicular to the optical axis of the photographing lens;
A position sensor unit for detecting the position of the imaging unit;
An actuator for moving the imaging unit on a plane perpendicular to the optical axis;
A control unit that obtains a displacement signal limited based on a preset value of the focal length information detected by the focal length detection unit, and controls a camera shake correction amount to the actuator based on the displacement signal;
The control unit has a position control loop that feed packs the position information of the imaging unit detected by the position sensor unit, and when the focal length information is equal to or greater than a predetermined value, a loop gain of the position control loop An imaging apparatus characterized by reducing the size of the image pickup apparatus.
(8)上記制御部は、
上記ぶれ検出部が検出した上記ブレ量からなる変位信号に基づきブレ補正量を出力する補正演算部と、
上記ブレ補正量と上記位置センサ部によって検出された位置検出値との差分からなる偏差を出力するフィードバック制御を行う減算部と、
上記偏差に所定の係数を掛け算することによって導き出される手ぶれ補正信号を、上記アクチュエータを駆動させる上記手ぶれ補正量として出力するゲイン部と、
上記焦点距離検出部が検出した上記焦点距離情報が、上記予め設定した値を越える時には、上記位置制御ループ内で上記ゲイン部の出力端に設けられ、手ブレの周波数帯域でゲインが大きくなるように補償する位相補償フィルタと、
上記焦点距離情報が、上記予め設定した値を越える時には、位相補償フィルタ処理に選択し、上記予め設定した値以下の時には、非位相補償フィルタ処理を選択するスイッチ部と、を具備することを特徴とする前記(7)項に記載の撮像装置。
(8) The control unit
A correction calculation unit that outputs a blur correction amount based on a displacement signal composed of the blur amount detected by the blur detection unit;
A subtractor for performing feedback control for outputting a deviation consisting of a difference between the blur correction amount and the position detection value detected by the position sensor;
A gain unit that outputs a camera shake correction signal derived by multiplying the deviation by a predetermined coefficient as the camera shake correction amount for driving the actuator;
When the focal length information detected by the focal length detection unit exceeds the preset value, it is provided at the output end of the gain unit in the position control loop so that the gain increases in the frequency band of camera shake. A phase compensation filter that compensates for
A switch unit that selects phase compensation filter processing when the focal length information exceeds the preset value, and selects non-phase compensation filter processing when the focal length information is equal to or less than the preset value. The imaging device according to (7).
(9)上記制御部は、
上記焦点距離情報が、上記予め設定した値を越える時には、上記ぶれ検出部が検出した上記ブレ量から、フィードフォワード補償用信号を算出する補正速度演算部と、
フィードフォワード補償を付加した上記位置制御ループにより、上記アクチュエータを制御することを特徴とする前記(7)項又は前記(8)項に記載の撮像装置。
(9) The control unit
When the focal length information exceeds the preset value, a correction speed calculation unit that calculates a feedforward compensation signal from the blur amount detected by the blur detection unit;
The imaging apparatus according to (7) or (8), wherein the actuator is controlled by the position control loop to which feedforward compensation is added.
(10)被写体像を結像するための撮影レンズと、
上記撮影レンズの焦点距離情報を検出する焦点距離検出部と、
ピッチ方向及びヨー方向の被写体像のブレ量を検出するぶれ検出部と、
上記撮影レンズが結像する被写体像を受光し、光電変換による画像データを生成する撮像部と、
上記撮像部を搭載し、上記撮像部を上記撮影レンズの光軸に垂直な面上を変位可能に保持する保持機構と、
上記撮像部の位置を検出する位置センサ部と、
上記撮像部を上記光軸に垂直な面上を移動させるアクチュエータと、
上記焦点距離検出部が検出した上記焦点距離情報を予め設定した値に基づき制限された変位信号を求め、上記変位信号により上記アクチュエータへの手ぶれ補正量を制御する制御部と、を具備し、
上記制御部は、上記位置センサ部により検出された上記撮像部の位置情報をフィードパックする位置制御ループを有し、上記位置制御ループ内の上記ゲイン部の出力端に設けられ、手ブレの周波数帯域でゲインが大きくなるように補償する位相補償フィルタを備え、上記制御部は、上記焦点距離情報が上記予め設定された値を越えた時は、上記位置制御ループのループゲインを小さくすると同時に、上記位相補償部の特性を変更することを特徴とする撮像装置。
(10) a photographic lens for forming a subject image;
A focal length detection unit for detecting focal length information of the photographing lens;
A shake detection unit that detects a blur amount of a subject image in the pitch direction and the yaw direction;
An imaging unit that receives a subject image formed by the photographing lens and generates image data by photoelectric conversion;
A holding mechanism that mounts the image pickup unit and holds the image pickup unit so as to be displaceable on a plane perpendicular to the optical axis of the photographing lens;
A position sensor unit for detecting the position of the imaging unit;
An actuator for moving the imaging unit on a plane perpendicular to the optical axis;
A control unit that obtains a displacement signal limited based on a preset value of the focal length information detected by the focal length detection unit, and controls a camera shake correction amount to the actuator based on the displacement signal;
The control unit has a position control loop that feed-packs position information of the imaging unit detected by the position sensor unit, and is provided at an output end of the gain unit in the position control loop. A phase compensation filter that compensates so that the gain is increased in a band; and when the focal length information exceeds the preset value, the control unit simultaneously reduces the loop gain of the position control loop, An imaging apparatus characterized by changing characteristics of the phase compensation unit.
(11)上記制御部は、
上記焦点距離情報が、上記予め設定した値を越える時には、上記ぶれ検出部が検出した上記ブレ量から、フィードフォワード補償用信号を算出する補正速度演算部と、
フィードフォワード補償を付加した上記位置制御ループにより、上記アクチュエータを制御することを特徴とする前記(10)項に記載の撮像装置。
(11) The control unit
When the focal length information exceeds the preset value, a correction speed calculation unit that calculates a feedforward compensation signal from the blur amount detected by the blur detection unit;
The imaging apparatus according to (10), wherein the actuator is controlled by the position control loop to which feedforward compensation is added.
(12)上記撮影レンズは、上記撮像装置に着脱可能な交換レンズであることを特徴とする前記(1)乃至(11)項のうちのいずれか1つに記載の撮像装置。 (12) The imaging apparatus according to any one of (1) to (11), wherein the photographing lens is an interchangeable lens that is detachable from the imaging apparatus.
これらの対策により、特に長焦点距離レンズ装着時には、発振によるブレ画像撮影を防止する。尚、本発明は、前述した実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。 These measures prevent blurry image capturing due to oscillation, particularly when a long focal length lens is mounted. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1…撮影レンズ、2…レンズ駆動機構、3…絞り、4…絞り機構、5…レンズ制御用マイクロコンピュータLucom、6…レンズメモリ(EEPROM)、7…、8…、9…、10…レンズユニット、11…クイックリターンミラー、11a…サブミラー、12…ペンタプリズム、13…接眼レンズ、14…撮像ユニット、15…シャッタ、16…AFセンサユニット、17…AFセンサ駆動回路、18…ミラー駆動回路、19…シャッタチャージ機構、20…シャッタ制御回路、21…測光回路、22…光学ローパスフィルタ(LPF)、23…、24…、25…、26…、27…、28…、29…、30…、31…CCDイメージセンサ、31a…チップ本体、31b…フレキシブル基板、31e…保護ガラス、31f…枠部材、32…光学LPF、33…防塵フィルタ、34…圧電素子、35…固定板、36…主回路基板、36a,36b…コネクタ、37…フィルタ受け部材、38…ホルダ、42…振動子駆動回路、43…防振制御回路、44…位置検出センサ、45…ジャイロセンサ、45x…X軸ジャイロ、45y…Y軸ジャイロ、50…ボディ制御用マイクロコンピュータBucom、51…動作表示用LED、52…カメラ操作SW、53…電源回路、61…増幅回路、62…補正量演算部、63…減算部、64…ゲイン部、65…増幅回路、66…パラメータ制限部、67…バイパスSW、68…発信防止LPF、100…ボディユニット、320…振動子。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記撮影レンズの情報を入力する情報入力手段と、
ぶれ検出回路と、
上記撮影レンズが形成する像を画像データとして取得する撮像素子と、
アクチュエータを有し、このアクチュエータを駆動源として上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸に垂直な面上を変位可能に保持する保持機構と、
上記ブレ検出回路の出力と上記情報入力手段が入力した焦点距離情報とから上記撮像素子の変位信号を求め、この変位信号に基づき、上記アクチュエータを制御する制御回路と、を有し、
上記制御回路は、上記焦点距離情報が所定の値以上の時は、この所定の値と上記ブレ信号とから上記変位信号を求めることを特徴とするブレ補正可能な撮像装置。 A taking lens,
Information input means for inputting information of the photographing lens;
A shake detection circuit;
An image sensor for acquiring an image formed by the photographing lens as image data;
A holding mechanism that has an actuator and holds the image pickup device on a surface perpendicular to the optical axis of the photographing lens in a displaceable manner using the actuator as a drive source;
A control circuit that obtains a displacement signal of the image sensor from the output of the blur detection circuit and the focal length information input by the information input means, and controls the actuator based on the displacement signal;
When the focal length information is greater than or equal to a predetermined value, the control circuit obtains the displacement signal from the predetermined value and the blur signal.
上記撮影レンズの情報を入力する情報入力手段と、
ぶれ検出回路と、
上記撮影レンズが形成する像を画像データとして取得する撮像素子と、
アクチュエータを有し、このアクチュエータを駆動源として上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸に垂直な面上を変位可能に保持する保持機構と、
上記ブレ検出回路の出力と上記情報入力手段が入力した焦点距離情報とから上記撮像素子の変位信号を求め、この変位信号に基づき、上記アクチュエータを制御する制御回路と、
を有し、
上記制御回路は、上記焦点距離情報が所定の値以上の時は、上記ブレ検出回路の出力にローパスフィルタ処理を行い、この処理の出力と上記焦点距離情報とから上記変位信号を求めることを特徴とするブレ補正可能な撮像装置。 A taking lens,
Information input means for inputting information of the photographing lens;
A shake detection circuit;
An image sensor for acquiring an image formed by the photographing lens as image data;
A holding mechanism that has an actuator and holds the image pickup device on a surface perpendicular to the optical axis of the photographing lens in a displaceable manner using the actuator as a drive source;
A control circuit for determining a displacement signal of the image sensor from the output of the blur detection circuit and the focal length information input by the information input means, and controlling the actuator based on the displacement signal;
Have
When the focal length information is equal to or greater than a predetermined value, the control circuit performs low-pass filter processing on the output of the blur detection circuit, and obtains the displacement signal from the output of the processing and the focal length information. An image pickup apparatus capable of blur correction.
上記撮影レンズの情報を入力する情報入力手段と、
ぶれ検出回路と、
上記撮影レンズが形成する像を画像データとして取得する撮像素子と、
アクチュエータを有し、このアクチュエータを駆動源として上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸に垂直な面上を変位可能に保持する保持機構と、
上記ブレ検出回路の出力と上記情報入力手段が入力した焦点距離情報とから上記撮像素子の変位信号を求め、この変位信号に基づき、上記アクチュエータを制御する制御回路と、
を有し、
上記制御回路は、上記焦点距離情報が所定の値以上の時は、上記変位信号に対して遮断周波数を含む所定の帯域で位相が遅れるローパスフィルタ処理を行うことを特徴とするブレ補正可能な撮像装置。 A taking lens,
Information input means for inputting information of the photographing lens;
A shake detection circuit;
An image sensor for acquiring an image formed by the photographing lens as image data;
A holding mechanism that has an actuator and holds the image pickup device on a surface perpendicular to the optical axis of the photographing lens in a displaceable manner using the actuator as a drive source;
A control circuit for determining a displacement signal of the image sensor from the output of the blur detection circuit and the focal length information input by the information input means, and controlling the actuator based on the displacement signal;
Have
The control circuit performs low-pass filter processing in which a phase is delayed in a predetermined band including a cutoff frequency with respect to the displacement signal when the focal length information is a predetermined value or more. apparatus.
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