JP2009042332A

JP2009042332A - 振れ補正機能付き撮影装置

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Publication number: JP2009042332A
Application number: JP2007204937A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Yamanaka; 智明山中; Toru Ohara; 亨大原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: JP5258222B2

Abstract

【課題】異常信号を検出して正常な像振れ補正を行う。
【解決手段】Ｓ１１で角速度信号を検出し、Ｓ１２で異常周波数の重畳がないかの判断を行う。異常信号が検出された場合にはＳ１３に進み、絞り位置センサの出力信号を検出する。Ｓ１４で異常信号の重畳がないかの判断を行う。異常信号が検出された場合には、Ｓ１５に進み異常信号レベルの判定を行う。
異常信号レベルが大きいと判定された場合には、Ｓ１６で絞り位置信号の補正を行い、適正な光量となるように制御を行う。Ｓ１７で振れ補正動作を停止する。
異常信号レベルが小さいと判定された場合に、Ｓ１８で焦点距離を検出する。振れ補正の誤動作回避と正常な振れ補正動作の両立を図るため、Ｓ１９で検出した焦点距離に応じて振れ補正特性を変更し、異常信号による悪影響がない範囲で振れ補正動作を行う。
【選択図】図７

Description

本発明は、ビデオカメラやスチルカメラ等の撮影装置の振動によって生ずる像振れを検出し、この像振れを低減するための振れ補正機能付き撮影装置に関するものである。

近年の撮影装置は、オートフォーカスや自動露出を始めとする自動化及び電子化が著しく進んでいる。その中でも、撮影時に生ずる手振れ等の振動を検出し、像振れを低減する振れ補正機能を備えた撮影装置が一般的になりつつある。

一方、携帯電話や無線ＬＡＮ等の普及により、撮影装置がこれらの電波に晒される機会が増えており、このような電磁波によって振れ補正機能が誤動作してしまう可能性が生じている。

機器の振動を検出するためのセンサには、角速度センサや加速度センサが用いられているが、これらのセンサは微弱な信号により振動を検出するため、電磁波や強い衝撃等の外乱に弱いという欠点を持っている。特許文献１では、角速度センサとそれに隣接して配置された加速度センサとを有する装置であって、加速度センサの信号からジャイロセンサの誤出力を判定する提案がされている。

特開２００４−２９４３３５号公報

従来、電磁波による外乱から振動検出センサを守るためには、導電性部材や高透磁率部材、電波吸収材によるセンサの保護を行っている。このような機構的な対策では、専用のシールド部品を追加しなければならず、コストアップの要因となる。また、特許文献１のように２種類の振れ検出センサがあれば、互いのセンサの異常状態を把握することが可能であるが、撮影装置では１種類の振れ検出センサにより振動を検出する場合が多く実用的ではない。

本発明の目的は、上述の課題を解消し、異常信号を検出しても正常な像振れ補正を行い得る振れ補正機能付き撮影装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る振れ補正機能付き撮影装置の技術的特徴は、振れ補正機能付きの撮影装置において、振れ信号を検出する振れ信号検出手段と、該振れ信号検出手段とは別のレンズ制御に関する信号を検出する信号検出手段と、前記振れ信号検出手段及び前記信号検出手段に重畳した異常信号を検出する異常信号検出手段と、像振れ補正特性を変更する振れ補正特性変更手段とを有し、前記異常信号検出手段により異常信号が検出された場合に、前記振れ補正特性変更手段により焦点距離に応じて前記振れ補正特性を変更することにある。

本発明の振れ補正機能付き撮影装置によれば、レンズ制御に利用している既存のせンサを用いて電磁波等による機器の異常を検出することが可能であり、振れ補正の異常動作を低減することができる。また、複数のセンサにより異常信号を検出しているため、異常信号の検出精度を向上でき誤検出がない。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は実施例１の振れ補正機能のブロック回路構成図を示している。図１において、光軸に沿って可変頂角プリズム１、固定のフロントレンズユニット２、光軸方向に移動して変倍を行うズームレンズユニット３、光量調整を行う絞りユニット４が配列されている。絞りユニット４の後方には、固定レンズユニット５、光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズユニット６、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等から成る撮像素子７が配列されている。また、撮像素子７の出力は、映像信号処理回路８を介して表示デバイスＶＴＲに接続されている。

撮影装置の角度振れを検出するジャイロセンサ９の出力は、ＤＣカットフィルタ１０、増幅器１１を介して、パンニング制御部１２、可変ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）１３に接続され、パンニング制御部１２の出力は可変ＨＰＦ１３に接続されている。可変ＨＰＦ１３の出力は位相・ゲイン補償部１４、積分処理部１５を介して減算器１６に接続されている。また、積分処理部１５の出力はパンニング制御部１２にも接続されている。減算器１６の他端には、可変頂角プリズム１の変位を検出するエンコーダ１７の出力が信号処理回路１８、増幅器２０を介して接続されている。減算器１６の出力は位相・ゲイン補償部２１、駆動回路２２を経て、可変頂角プリズム１のアクチュエータ２３に接続されている。

被写体からの光束は、可変頂角プリズム１及びレンズユニット２、ズームレンズユニット３、絞りユニット４、固定レンズユニット５、フォーカスレンズユニット６を通過して、撮像素子７の受光面上で結像する。撮像素子７では光電変換された電荷が蓄積され、所定のタイミングで電荷が読み出される。撮像素子７から出力された信号は映像信号処理回路８に送られ、撮像素子７からの出力信号に対して所定の増幅やガンマ補正などの各種処理を施して映像信号が生成され、映像信号は液晶ディスプレイパネル等の表示デバイスＶＴＲに出力される。

ジャイロセンサ９は撮影装置の角速度振れを検出し、撮影装置の振動を物理的又は機械的に検出する。本実施例ではジャイロセンサとしているが、加速度センサを用いて撮影装置の振動を検出してもよい。カットオフ周波数０．１Ｈｚ程度のＤＣカットフィルタ１０は、ジャイロセンサ９からの出力信号のうち、直流成分を遮断して振動成分のみを通過させる。

増幅器１１はＤＣカットフィルタ１０から出力された角速度信号を所要のレベルに増幅し、増幅された角速度信号は可変ＨＰＦ１３に入力される。可変ＨＰＦ１３はパンニング制御部１２による指令信号によりカットオフ周波数が変更され、入力される角速度信号のうちの所望の周波数帯域を得るために用いられる。

例えば、可変ＨＰＦ１３のカットオフ周波数が０．１Ｈｚ程度である場合には、手振れや体の揺れなどの振れ信号を通過させる。また、カットオフ周波数が１００Ｈｚ以上の十分高い周波数である場合は振れ信号は通過されず、ジャイロセンサ９のリファレンス電位が出力され、振れ補正系はセンタリングされた状態となる。可変ＨＰＦ１３を経た角速度信号は位相・ゲイン補償部１４に入力され、位相補償とゲイン設定が行われ、積分処理部１５に送られる。積分処理部１５を通過した信号は角変位信号となり、像振れ補正を行うための目標角変位信号となる。

可変頂角プリズム１は光学式振れ補正を行い、対向配置された平板ガラス間に高屈折率の透明な弾性体又は不活性液体が封入されて構成され、平板ガラスを傾けることで光路を変位させることができる。可変頂角プリズム１の頂角或いは光軸振れ角を示す位置は、エンコーダ１７により検出される。検出信号は信号処理回路１８で積分処理部１５の出力と同次元の位置信号に変換された後に、減算器１６にフィードバックされる。減算器１６の出力は、可変頂角プリズム１の目標角変位信号と実際の可変頂角プリズム１の位置信号との偏差値である。この偏差値に応じた信号が、位相・ゲイン補償部２１で位相及びゲインの補償がなされることにより、振れ補正制御信号として駆動回路２２に入力される。駆動回路２２からの駆動信号に基づいて、アクチュエータ２３は可変頂角プリズム１を駆動し振れ補正を行う。

パンニング制御部１２は角速度信号や角変位信号を用いて、撮影装置がパンニング中であるかを判定し、この判定結果に応じて可変ＨＰＦ１３のカットオフ周波数を変更する。これにより、可変頂角プリズム１の機械端位置への突き当たりを防止したり、振れ補正を用いた撮影によって生じてしまう撮影者の船酔い現象を低減したり、振れ補正に係るパンニング制御を行っている。

図２は撮影装置の絞り制御機能のブロック回路構成図である。図１と同じ符号は同じ部材を示している。映像信号処理回路８の出力は目標絞り位置設定部３１を介して減算器３２に接続され、目標絞り位置設定部３１には絞り操作部３３の出力が接続されている。一方、絞りユニット４の絞り位置検出を行う絞り位置センサ３４の出力は、増幅器３５を経て減算器３２に接続され、減算器３２の出力は位相・ゲイン補償部３６、駆動回路３７を介して絞りユニット４のアクチュエータ３８に接続されている。

絞り位置センサ３４は例えばホール効果により位置を検出するホールセンサや、可変抵抗式のポテンショメータやパルス発生を用いた検出センサ等が用いられている。絞り位置センサ３４の出力は微弱であるため、増幅器３５で増幅し、減算器３２にフィードバックされる。目標絞り位置設定部３１は映像信号処理回路８からの輝度情報、或いは絞り操作部３３からの信号に応じて所望の絞り位置になるように目標絞り位置信号を生成する。減算器３２の出力は、絞りユニット４の目標絞り位置信号と実際の絞りユニット４の位置信号との偏差値である。

この偏差値に応じた信号が、位相・ゲイン補償部３６で位相及びゲインの補償がされることにより、絞りユニット４を目標位置に駆動するための絞り制御信号として駆動回路３７に入力される。アクチュエータ３８では駆動回路３７からの駆動信号に基づいて、絞りユニット４を駆動し光量調整を行う。

図３は異常信号検出機能及びその際の振れ補正動作機能のブロック回路構成図である。撮影装置の振動を角速度として検出するジャイロセンサ９の出力はＤＣカットフィルタ１０と異常信号検出部４１に接続されている。図１と同様に、ＤＣカットフィルタ１０の出力は増幅器１１、可変ＨＰＦ１３、位相・ゲイン補償部１４、積分処理部１５に接続されている。異常信号検出部４１の出力は振れ補正特性変更部４２と絞り位置補正部４３に接続されている。また、パンニング制御部１２の出力が振れ補正特性変更部４２、可変ＨＰＦ１３に接続されている。

また、ズーム操作部４４の出力は焦点距離検出部４５を経て振れ補正特性変更部４２に接続されている。更に、絞り位置センサ３４の出力は増幅器３５を経て、異常信号検出部４１と絞り位置補正部４３に接続されている。

異常信号検出部４１はジャイロセンサ９及び絞り位置センサ３４の重畳した異常信号を検出する。異常信号が検出された場合に、振れ補正特性変更部４２は振れ補正動作の停止や焦点距離に応じた振れ補正動作の制限を行う。

焦点距離の情報はズーム操作部４４及び焦点距離検出部４５から得る。また、絞り位置補正部４３は異常信号が大きい場合に、絞り位置も誤検出されてしまうので、絞り位置補正部４３により補正を行うことで、異常信号検出時においても撮影が可能となる。

図４〜図６はジャイロセンサ９及び絞り位置センサ３４の出力波形の一例を示している。図４は通常状態での出力波形である。閾値Ｖｍによりジャイロセンサ９のジャイロ出力信号の異常ドリフト信号を判定する。時間Ｔ１〜Ｔ２の期間において、ジャイロセンサ９の出力信号には閾値Ｖｍを超える異常ドリフト信号が発生している。しかし、絞り位置センサ３４の出力信号は目標値Ｖｔで安定しており、異常信号は認められず、このような場合では撮影装置はパンニング状態にあると判断し、通常のパンニング制御を行う。

図５では、時間Ｔ３以降においてジャイロセンサ９の出力信号に異常ドリフト信号が発生しており、絞り位置センサ３４の出力信号も目標位置に対して異常ドリフトＶｎが発生している。このときには、撮影装置が異常な環境下に置かれていると判断し、振れ補正の停止や制限を行う。また、異常ドリフトＶｎが絞り目標位置に対して、数％程度のドリフト量ならば撮影には影響がないが、所定の例えば５％の閾値を超える場合には異常な光量変化が発生する懸念があるため、前述した絞り位置補正部４３による位置補正処理を行うことになる。

図６では、時間Ｔ４以降にジャイロセンサ９、絞り位置センサ３４の出力に異常周波数が重畳している。異常周波数の検出には周波数−電圧変換器（ＦＶコンバータ）が用いられ、変換された電圧値から特定の異常周波数を容易に検知することができる。この場合も、図５での説明と同様に、撮影装置が異常な環境下に置かれていると判断し、振れ補正の停止や制限、絞り位置の補正処理を行う。

図７は前述した異常信号検出時における動作のフローチャート図である。

（ステップＳ１１）ジャイロセンサ９の出力である角速度信号を検出する。

（ステップＳ１２）角速度信号に図４〜図６に示したような異常ドリフトや異常周波数の重畳がないかの判断を行う。異常信号がない場合にはスタートに戻り、異常信号が検出された場合には次のステップＳ１３に進む。

（ステップＳ１３）絞り位置センサ３４の出力信号を検出する。

（ステップＳ１４）角速度信号の検出の際と同様に、絞り位置センサ３４の出力に異常信号の重畳がないかの判断を行う。異常信号がない場合にはスタートに戻り、異常信号が検出された場合には、次のステップＳ１５に進む。

（ステップＳ１５）異常信号レベルの判定を行う。例えば、異常ドリフトの場合にはドリフト量からレベルを判定し、異常周波数の場合には振幅からレベルの判定を行う。

（ステップＳ１６）ステップＳ１５の判定で異常信号レベルが大きいと判定された場合に、光量変化も異常となってしまうため、絞り位置の信号補正を行い、適正な光量となるように制御を行う。

（ステップＳ１７）異常信号が検出された際に、この異常な角速度信号を用いて振れ補正動作を行うと誤動作を招くため、振れ補正動作を停止する。

（ステップＳ１８）ステップＳ１５の判定で異常信号レベルが小さいと判定された場合に、焦点距離を検出する。この際に、光量変化は十分に小さいと判断し、絞り位置信号の補正は行わなくともよい。

（ステップＳ１９）異常信号レベルが小さい場合に、振れ補正の誤動作回避と正常な振れ補正動作の両立を図るため、前のステップＳ１８で検出した焦点距離に応じて振れ補正特性を変更し、異常信号による悪影響がない範囲で振れ補正動作を行う。

例えば、焦点距離が広角側にある場合には、感覚的に像振れが少なく感ずる。そのため、異常信号による影響をなくすように、振れ補正は殆ど行わない程度のゲイン或いはカットオフ周波数に可変ＨＰＦ１３の特性を変更する。

一方、焦点距離が望遠側にある場合には、感覚的に像振れが大きく感ずる。そのため、異常信号による悪影響が出ない範囲で可変ＨＰＦ１３のゲイン又はカットオフ周波数を下げ、振れ補正を少しでも利かせるようにする。

上述したように、ジャイロセンサ９及び絞り位置センサ３４の２つのセンサの検出信号を基により、電磁波等による機器の異常を検出することができ、振れ補正の異常動作を低減することが可能となる。また、複数のセンサにより異常信号を検出しているため、異常信号の検出精度を向上でき誤検出が生ずることがない。

図８は実施例２のブロック回路構成図である。図３と同じ符号は同一の回路部材を示している。温度検出を行う温度センサ５１の出力は、増幅器５２を介して異常信号検出部４１と温度情報補正部５３に接続されている。また、異常信号検出部４１の出力は温度情報補正部５３に接続されている。

サーミスタや感温抵抗器等である温度センサ５１からの温度信号は、増幅器５２で増幅され、この温度信号は環境温度の変化に伴って発生するフォーカスレンズのピント移動や振れ補正駆動系の特性変化を補正するために用いられる。温度センサ５１は測定すべきユニットの近くに配置しなければならず、増幅器５２まで或いは増幅器５２後の信号ライン距離が長くなる場合が多い。そのため、電磁波が信号ラインに飛び込み、図６の場合と同様の異常信号が発生し易くなる。そこで、実施例１のジャイロセンサ９と絞り位置センサ３４による異常信号検出の場合と同様に、ジャイロセンサ９と温度センサ５１とにより異常信号の検出を行う。

異常信号が検出された場合に、振れ補正特性変更部４２は振れ補正動作の停止や焦点距離に応じた振れ補正動作の制限を行う。焦点距離の情報はズーム操作部４４及び焦点距離検出部４５から得る。また、温度情報補正部５３は異常信号が大きい場合に、温度情報も誤検出されてしまうので、温度情報補正部５３により補正を行うことで、異常信号検出時においても撮影が可能となる。

図９はジャイロセンサ９と温度センサ５１を用いた異常信号検出動作及び制御動作のフローチャート図である。

（ステップＳ２１）ジャイロセンサ９の出力である角速度信号を検出する。

（ステップＳ２２）角速度信号に異常周波数の重畳がないかの判断を行う。異常信号がない場合にはスタートに戻り、異常信号が検出された場合には次のステップＳ２３に進む。

（ステップＳ２３）温度センサ５１の出力信号を検出する。

（ステップＳ２４）角速度信号の検出の場合と同様に、異常信号の重畳がないかの判断を行う。温度センサ５１の場合に、出力信号の変化が環境温度の変化によるドリフトなのか、異常状態の発生によるドリフトなのかの区別が難しい。そこで、単位時間毎の温度変化の傾きを測定し、傾きが所定値よりも急である場合には、異常ドリフトが発生していると判断するようにするとよい。

異常信号がない場合にはスタートに戻り、異常信号が検出された場合には、ステップＳ２５に進む。

（ステップＳ２５）異常信号レベルの判定を行う。例えば、異常ドリフトの場合にドリフト量からレベルを判定し、異常周波数の場合には振幅からレベルの判定を行う。

（ステップＳ２６）ステップＳ２５の判定により、異常信号レベルが大きいと判定された場合に、検出される温度を誤認識してしまうため、温度情報の補正を行う。

（ステップＳ２７）異常な角速度信号を用いて振れ補正動作を行った場合に、誤動作を招くため、振れ補正動作を停止する。

（ステップＳ２８）ステップＳ２５の判定で異常信号レベルが小さいと判定された場合に、焦点距離を検出する。この際に、電磁波等による外乱ノイズによる温度信号の異常変化は十分小さいと判断し、温度補正は行わなくてもよい。

（ステップＳ２９）異常信号レベルが小さい場合に、僅かでも像振れを軽減するために、ステップＳ２６で検出した焦点距離に応じて振れ補正特性を変更し、異常信号による悪影響がない範囲で振れ補正動作を行う。

上述したように、ジャイロセンサ９と絞り位置センサ３４を用いたときと同様に、ジャイロセンサ９及び温度センサ５１の２つのセンサの検出信号を基に電磁波等による機器の異常を検出することできる。これにより、振れ補正の異常動作を低減することが可能となり、複数のセンサにより異常信号を検出しているため、異常信号の検出精度を向上でき、誤検出のない振れ補正機能付き撮影装置が得られる。

本実施例では、可変頂角プリズム１を用いた振れ補正について説明したが、光軸と垂直な平面方向にレンズを移動し、光路を変位させて振れ補正を行うシフト方式の振れ補正等の他の振れ補正機構にも適用可能である。

実施例１の撮影装置の振れ補正機能のブロック回路構成図である。撮影装置の絞り制御機能のブロック回路構成図である。撮影装置の異常検出機能及びその際の振れ補正機能のブロック回路構成図である。センサ出力の一例の信号波形である。センサ出力の一例の信号波形である。センサ出力の一例の信号波形である。動作フローチャート図である。実施例２の撮影装置のブロック回路構成図である。動作フローチャート図である。

符号の説明

１可変頂角プリズム
４絞りユニット
９ジャイロセンサ
１２パンニング制御部
１３可変ＨＰＦ
１７エンコーダ
２３、３８アクチュエータ
３１目標絞り位置設定部
３４絞り位置センサ
４１異常信号検出部
４２振れ補正特性変更部
４３絞り位置補正部
４５焦点距離検出部
５１温度センサ
５３温度情報補正部

Claims

振れ補正機能付きの撮影装置において、振れ信号を検出する振れ信号検出手段と、該振れ信号検出手段とは別のレンズ制御に関する信号を検出する信号検出手段と、前記振れ信号検出手段及び前記信号検出手段に重畳した異常信号を検出する異常信号検出手段と、像振れ補正特性を変更する振れ補正特性変更手段とを有し、前記異常信号検出手段により異常信号が検出された場合に、前記振れ補正特性変更手段により焦点距離に応じて前記振れ補正特性を変更することを特徴とする振れ補正機能付き撮影装置。
前記焦点距離に応じて、前記振れ補正を停止することを特徴とする請求項１に記載の振れ補正機能付き撮影装置。
前記レンズ制御に関する信号を検出する前記信号検出手段は、絞り手段の絞り位置を検出する絞り位置検出手段であることを特徴とする請求項１に記載の振れ補正機能付き撮影装置。
前記異常信号検出手段の結果に応じて、前記絞り位置検出手段の信号補正を行う絞り位置補正手段を有することを特徴とする請求項３に記載の振れ補正機能付き撮影装置。
前記レンズ制御に関する信号を検出する前記信号検出手段は、温度を検出する温度検出手段であることを特徴とする請求項１に記載の振れ補正機能付き撮影装置。
前記異常信号検出手段の結果に応じて、前記温度検出手段の補正を行う温度補正手段を有することを特徴とする請求項５に記載の振れ補正機能付き撮影装置。