JP2010262096A - Vibration prevention control circuit and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置等に用いられる防振制御回路に関する。 The present invention relates to an image stabilization control circuit used for an imaging apparatus or the like.
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置は、それに備わる撮像素子の画素数を増加させることによって高画質化を実現している。その一方で、撮像装置の高画質化を実現する他の方法として、撮像装置を持つ手のぶれによって生じる被写体のぶれを防止するために、撮像装置は手振れ補正機能を備える防振制御回路を搭載することが望まれている。 In recent years, an image pickup apparatus such as a digital still camera or a digital video camera achieves high image quality by increasing the number of pixels of an image pickup element provided therein. On the other hand, as another method for realizing high image quality of the image pickup device, the image pickup device is equipped with an image stabilization control circuit having a camera shake correction function in order to prevent subject shake caused by hand shake with the image pickup device. It is hoped to do.
具体的には、撮像装置はジャイロセンサなどの検出素子を備え、撮像装置の振動によって生じる角速度成分に応じてレンズや撮像素子などの光学部品を駆動して被写体のぶれを防止する。これによって、撮像装置が振動しても、取得される映像信号に振動の成分が反映されることはなく、像ぶれのない高画質な映像信号を取得することができる。 Specifically, the imaging apparatus includes a detection element such as a gyro sensor, and drives an optical component such as a lens or an imaging element according to an angular velocity component generated by vibration of the imaging apparatus to prevent subject blurring. Accordingly, even when the imaging apparatus vibrates, the vibration component is not reflected in the acquired video signal, and a high-quality video signal without image blur can be acquired.
図7に、防振制御回路の機能ブロック図を示す。防振制御回路100は、アナログ/デジタル変換回路(ADC)10、加算回路12、サーボ回路14、ハイパスフィルタ(HPF)16、積分回路22、センタリング処理回路24及びデジタル/アナログ変換回路(DAC)26を含んで構成される。
FIG. 7 shows a functional block diagram of the image stabilization control circuit. The image
防振制御回路100は、位置検出素子102、レンズ駆動素子104、振動検出素子106に接続される。位置検出素子102は、レンズ駆動素子104で駆動されるレンズの位置を少なくとも直交変換可能なように測定できるように少なくとも2軸以上に対して設けられる。また、振動検出素子106も、ヨー方向及びピッチ方向の2軸に沿って振動の成分を直交変換可能なように少なくとも2軸以上に対して設けられる。位置検出素子102及び振動検出素子106の出力信号はX軸成分同士、Y軸成分同士で加算処理などされ、それぞれに基づいてヨー方向(X軸方向)及びピッチ方向(Y軸方向)にレンズ位置が制御される。
The image
ADC10は、位置検出素子102、例えばホール素子から出力されたアナログの電圧信号をデジタル信号に変換する。ホール素子は、レンズに固定された磁石による磁力に応じた誘導電流を生成し、その誘導電流に応じてレンズの位置を示す電圧信号を出力する。ADC10はその電圧信号をデジタル信号に変換して位置信号(Hall−X,Hall−Y)として出力する。ADC10は、レンズの光軸と撮像装置に備えられる撮像素子の中心とが一致する場合に、基準を示す信号、例えば、“0”を示すデジタル値を出力する構成とする。また、ADC10は、振動検出素子106、例えばジャイロセンサから出力されたアナログの角速度信号(Gyro−X,Gyro−Y)をデジタル信号に変換する。すなわち、ADC10は、位置検出素子102及び振動検出素子106からの出力信号を時分割でデジタル化して出力する。ADC10は、信号(Gyro−X,Gyro−Y)はHPF16へ出力し、信号(Hall−X,Hall−Y)は加算回路12へ出力する。
The
HPF16は、振動検出素子106から出力される角速度信号に含まれる直流成分を除去し、撮像装置の振動が反映された角速度信号の高周波成分を抽出する。HPF16は、図8に示すように、入力信号の所定の周波数以下の周波数帯域のみを透過するローパスフィルタ(LPF)16aと、入力信号とLPF16aの出力値との差を出力する演算器16bと、を含んで構成することができる。これにより、HPF16は、LPF16aの透過する周波数帯域のみを入力信号からカットした信号を出力する。
The HPF 16 removes a direct current component included in the angular velocity signal output from the
積分回路22は、HPF16が出力する角速度信号を積分して、撮像装置の移動量を示す角度信号を生成する。積分回路22は、図示しないデジタルフィルタを含んで構成することが好適であり、図示しないレジスタに設定されたフィルタ係数に応じたフィルタ処理を行うことによって角度信号、つまり撮像装置の移動量を求める。
The
センタリング処理回路24は、積分回路22から出力される角度信号に含まれる低周波数成分を除去して高周波成分を抽出する。撮像装置において手振れ補正処理を行う場合、補正処理を継続して実行するうちにレンズの位置が基準位置から徐々に離れていき、レンズの可動範囲の限界点付近に達する場合がある。このとき、手振れ補正処理を継続すると、レンズはある一方の方向には移動できるが、他方には移動できなくなる。センタリング処理回路24はこれを防止するために設けられるものであり、角度信号から所定の値を減算することによって、レンズの可動範囲の限界点に近づきにくいように制御する。
The
加算回路12は、ADC10の出力する位置信号(Hall−X)とセンタリング処理回路24で生成されたX軸成分の振動成分信号(SV−X)を加算し、また、ADC10の出力する位置信号(Hall−Y)とセンタリング処理回路24で生成されたY軸成分の振動成分信号(SV−Y)を加算してサーボ回路14へ出力する。サーボ回路14は、加算回路12からの出力信号に応じて、レンズ駆動素子104の駆動を制御する補正信号SRを生成する。サーボ回路14は、レジスタとデジタルフィルタ回路を含んで構成され、レジスタに格納されるフィルタ係数を用いたフィルタ処理を行う。DAC26はデジタルの補正信号SRをアナログ信号に変換する。DAC26によってアナログ化された補正信号SRに基づいて、レンズ駆動素子104によりX軸方向及びY軸方向についてそれぞれ撮像装置のレンズが駆動される。
The
ところで、防振制御装置では、被写体を撮像範囲に収めるように撮像装置をセットする際や被写体を動画で撮像する際には、撮像装置に対する振動のうち周波数が低い振動については手振れ補正を大きく効かさず、周波数の高い振動に対しては手振れ補正と共にレンズを常にセンタへ動かすような処理が必要である。 By the way, in the image stabilization control device, when the imaging device is set so that the subject is within the imaging range or when the subject is captured as a moving image, camera shake correction is greatly applied to vibrations with low frequency among vibrations to the imaging device. In addition, for high-frequency vibrations, processing that always moves the lens to the center together with camera shake correction is necessary.
一方、静止画の撮像時には、撮像装置は固定されて使用されており、撮像装置に対する振動のうち周波数が低い振動についても手振れ補正を大きく効かすことが好ましい。 On the other hand, at the time of capturing a still image, the image capturing apparatus is fixed and used, and it is preferable that camera shake correction is greatly applied to vibration with a low frequency among vibrations with respect to the image capturing apparatus.
そこで、本発明は、上記課題を解決するためだけに限定されるものではないが上記課題を鑑み、撮像装置の防振制御に適正化することができる防振制御回路を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is not limited only to solve the above-mentioned problem, but in view of the above-described problem, an object of the present invention is to provide a vibration-proof control circuit that can be optimized for the vibration-proof control of an imaging apparatus. To do.
本発明の1つの態様は、振動検出素子から出力される角速度信号を受けて、所定の周波数以上の周波数帯域を透過させるハイパスフィルタを含み、前記ハイパスフィルタは、前記角速度信号の第1周波数以下の周波数成分を透過させる第1ローパスフィルタと、制御信号に応じて、前記第1ローパスフィルタの出力をラッチするラッチ部と、前記角速度信号と、前記ラッチ部の出力と、の差を出力する演算器と、を備えることを特徴とする防振制御回路である。 One aspect of the present invention includes a high-pass filter that receives an angular velocity signal output from the vibration detection element and transmits a frequency band equal to or higher than a predetermined frequency, and the high-pass filter has a frequency equal to or lower than a first frequency of the angular velocity signal. A first low-pass filter that transmits a frequency component; a latch unit that latches an output of the first low-pass filter in accordance with a control signal; an arithmetic unit that outputs a difference between the angular velocity signal and an output of the latch unit; And an anti-vibration control circuit.
ここで、前記ラッチ部は、撮像装置における静止画の撮像開始を示す前記制御信号に応じてラッチを実行することが好適である。 Here, it is preferable that the latch unit executes a latch in accordance with the control signal indicating the start of still image capturing in the imaging apparatus.
また、前記ラッチ部におけるラッチを解除する際に、前記ラッチ部の保持値を前記第1ローパスフィルタの出力値へ段階的に変更することが好適である。 In addition, when releasing the latch in the latch unit, it is preferable to change the holding value of the latch unit step by step to the output value of the first low-pass filter.
例えば、前記ハイパスフィルタは、前記ラッチ部におけるラッチを解除する際に、前記第1ローパスフィルタの出力値と、前記ラッチ部の保持値と、を比較する比較器と、前記比較器において前記第1ローパスフィルタの出力値が前記ラッチ部の保持値より大きい場合には前記ラッチ部の保持値に所定値を加算し、前記第1ローパスフィルタの出力値が前記ラッチ部の保持値より小さい場合には前記ラッチ部の保持値から所定値を減算する加減算部と、を備え、前記ラッチ部の保持値を前記第1ローパスフィルタの出力値へ段階的に変更することが好適である。 For example, the high-pass filter includes a comparator that compares an output value of the first low-pass filter with a holding value of the latch unit when releasing the latch in the latch unit, and the first in the comparator. When the output value of the low-pass filter is larger than the holding value of the latch unit, a predetermined value is added to the holding value of the latch unit, and when the output value of the first low-pass filter is smaller than the holding value of the latch unit And an addition / subtraction unit for subtracting a predetermined value from the holding value of the latch unit, and preferably changing the holding value of the latch unit to the output value of the first low-pass filter stepwise.
また、前記ハイパスフィルタは、前記ラッチ部におけるラッチ期間の少なくとも一部の期間は前記第1ローパスフィルタの動作を停止させ、前記ラッチ部におけるラッチを解除する際に、前記第1ローパスフィルタを再起動することによって、前記ラッチ部の保持値を前記第1ローパスフィルタの出力値へ段階的に変更することが好適である。 The high-pass filter stops the operation of the first low-pass filter during at least a part of the latch period in the latch unit, and restarts the first low-pass filter when releasing the latch in the latch unit. By doing so, it is preferable to gradually change the holding value of the latch unit to the output value of the first low-pass filter.
また、前記第1ローパスフィルタは、少なくとも2段のフィルタ回路を含んで構成されることが好適である。 Moreover, it is preferable that the first low-pass filter includes at least a two-stage filter circuit.
また、前記ハイパスフィルタからの出力信号を積分して出力する積分回路と、前記積分回路からの出力信号の第2周波数より大きい周波数成分を透過させるハイパスフィルタを含むセンタリング処理回路と、前記センタリング処理回路から出力される信号に応じて、防振制御を行う際に駆動させる光学系素子の駆動を制御する補正信号を生成する補正信号生成回路と、を含むことが好適である。 An integration circuit that integrates and outputs the output signal from the high-pass filter; a centering processing circuit that includes a high-pass filter that transmits a frequency component greater than a second frequency of the output signal from the integration circuit; and the centering processing circuit It is preferable to include a correction signal generation circuit that generates a correction signal for controlling the driving of the optical system element that is driven when performing the image stabilization control according to the signal output from.
本発明の別の態様は、振動に応じて被写体のぶれを防止する撮像装置であって、前記撮像装置は、光学系素子と、前記光学系素子を駆動する駆動素子と、前記撮像素子の振動を検出する振動検出素子と、前記振動検出素子が出力する信号に基づいて、前記駆動素子を制御する補正信号を生成する防振制御回路と、を備え、前記防振制御回路は、振動検出素子から出力される角速度信号を受けて、所定の周波数以上の周波数帯域を透過させるハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタからの出力信号を積分して出力する積分回路と、前記積分回路からの出力信号の第2周波数より大きい周波数成分を透過させるハイパスフィルタを含むセンタリング処理回路と、前記センタリング処理回路から出力される信号に応じて、前記補正信号を生成する補正信号生成回路と、を含み、前記ハイパスフィルタは、前記角速度信号の第1周波数以下の周波数成分を透過させる第1ローパスフィルタと、制御信号に応じて、前記第1ローパスフィルタの出力をラッチするラッチ部と、前記積分回路の出力する信号と、前記ラッチ部の出力と、の差を出力する演算器と、を備えることを特徴とする撮像装置である。 Another aspect of the present invention is an imaging apparatus that prevents blurring of a subject in response to vibration, the imaging apparatus including an optical system element, a drive element that drives the optical system element, and vibration of the imaging element. A vibration detection element that detects a vibration signal, and a vibration isolation control circuit that generates a correction signal for controlling the drive element based on a signal output from the vibration detection element. A high-pass filter that receives an angular velocity signal output from the filter and transmits a frequency band equal to or higher than a predetermined frequency, an integration circuit that integrates and outputs an output signal from the high-pass filter, and a first output signal from the integration circuit A centering processing circuit including a high-pass filter that transmits a frequency component greater than two frequencies, and the correction signal is generated according to a signal output from the centering processing circuit. A correction signal generation circuit, wherein the high-pass filter latches an output of the first low-pass filter according to a control signal and a first low-pass filter that transmits a frequency component equal to or lower than the first frequency of the angular velocity signal. An imaging apparatus comprising: a latch unit; and an arithmetic unit that outputs a difference between a signal output from the integration circuit and an output of the latch unit.
本発明によれば、撮像装置の防振制御における光学素子の駆動を適正化することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive of the optical element in image stabilization control of an imaging device can be optimized.
<第1の実施の形態>
本発明の実施の形態におけるハイパスフィルタ(HPF)200は、図1に示すように、ローパスフィルタ(LPF)30、ラッチ素子32及び演算器34を含んで構成される。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the high-pass filter (HPF) 200 in the embodiment of the present invention includes a low-pass filter (LPF) 30, a
本実施の形態におけるHPF200は、図7に示した防振制御回路100のHPF16の代わりとなるものであり、振動検出素子106から出力される角速度信号を入力信号として受けて、積分回路22へ信号を出力する。防振制御回路100において、HPF200以外の構成要素に変更はないので、以下ではHPF200について詳細に説明する。
The
HPF200は、振動検出素子106から出力される角速度信号に含まれる直流成分を除去し、撮像装置の振動が反映された角速度信号の高周波成分を抽出する。この処理により、撮像装置に対して与えられる振動のうち、振動の周波数が低いゆっくりとした揺れが除去され、レンズのセンタリング処理及び手振れ補正を適切に行うことが可能となる。
The
LPF30は、振動検出素子106から出力される角速度信号を入力信号として受けて、角速度信号のカットオフ周波数fc以下の信号のみを透過して出力する。LPF30は、例えば、デジタルフィルタやRC回路、RL回路、RLC回路等で構成することができる。図1では、1次のIIRフィルタで構成しており、入力信号、レジスタZ1及びレジスタZ2に対する係数β0,β1,β2を変更することによってLPF30の周波数特性を調整することができる。レジスタZ1及びレジスタZ2は、それぞれ、LPF30の入力信号及び出力信号を記憶するメモリである。
LPF30 receives the angular velocity signal output from the
ラッチ素子32は、シャッタ信号SHOTに応じて、入力信号で更新されつつ値Z3として出力する状態と、入力信号をラッチして値Z3として出力する状態とに切り替えられる。ラッチ素子32は、シャッタ信号SHOTがオフである場合、LPF30の出力値で値Z3を更新しつつ、更新された値Z3を演算器34へ出力する。一方、ラッチ素子32は、シャッタ信号SHOTがオンである場合、シャッタ信号SHOTがオンになったタイミングで値Z3をラッチし、シャッタ信号SHOTがオフになるまでラッチした値Z3を演算器34へ出力する。
In response to the shutter signal SHOT, the
演算器34は、振動検出素子106から出力される角速度信号からラッチ素子32から入力される値Z3を減算して出力する。
The
次に、HPF200の動作について、図2を参照しつつ説明する。図2には、HPF200への入力信号Sin、LPF30の出力値SLPF、ラッチ素子32の出力値Z3、HPF200の出力信号Sout及びシャッタ信号SHOTの時間的変化を示す。
Next, the operation of the
被写体を撮像範囲に収めるように撮像装置をセットする際や被写体を動画で撮像する際には、撮像装置のシャッタが押されていない。この場合には、シャッタ信号SHOTがオフとなる。シャッタ信号SHOTがオフの状態では、ラッチ素子32の出力値Z3をLPF30の出力値で更新し続ける。演算器34では、振動検出素子106から出力される角速度信号と、その角速度信号のカットオフ周波数fc以下の信号との差分処理が行われる。したがって、HPF200では、振動検出素子106から出力される角速度信号からカットオフ周波数fcより大きい周波数成分の信号のみを抽出して出力する。
When the imaging device is set so that the subject falls within the imaging range or when the subject is captured with a moving image, the shutter of the imaging device is not pressed. In this case, the shutter signal SHOT is turned off. When the shutter signal SHOT is off, the output value Z3 of the
HPF200からの出力信号は、積分回路22、センタリング処理回路24へ送られ、積分処理及びセンタリング処理が施される。加算回路12では、ADC10の出力する位置信号(Hall−X,Hall−Y)とセンタリング処理回路24で生成されたX軸成分の振動成分信号(SV−X,SV−Y)とが加算されてサーボ回路14へ出力される。サーボ回路14は、加算回路12からの出力信号に応じて、レンズ駆動素子104の駆動を制御する補正信号SRを生成し、DAC26を介して、レンズ駆動素子104によって補正信号SRに基づいて撮像装置のレンズが駆動される。
The output signal from the
これによって、被写体を撮像範囲に収めるように撮像装置をセットする際や被写体を動画で撮像する際には、撮像装置において振動周期が大きい揺れに対しての補正が弱められ、レンズを常にセンタへ動かすような処理が強調される。また、被写体を撮像範囲に収めたタイミングでシャッタを押して静止画を撮像する際に、手振れ補正による補正範囲を大きく維持することができる。 As a result, when the imaging device is set so that the subject is within the imaging range or when the subject is captured with a moving image, the correction for shaking with a large vibration period in the imaging device is weakened, and the lens is always moved to the center. Processing that moves is emphasized. Also, when a still image is captured by pressing the shutter at the timing when the subject is within the imaging range, the correction range by camera shake correction can be maintained large.
静止画の撮像のために撮像装置のシャッタが押されると、シャッタ信号SHOTがオンの状態となる。シャッタ信号SHOTがオンになったタイミングで、ラッチ素子32はLPF30の出力値をラッチし、シャッタ信号SHOTがオフになるまで出力値Z3として出力する。演算器34では、振動検出素子106から出力される角速度信号と、ラッチ素子32においてラッチされた出力値Z3との差分処理が行われる。したがって、HPF200では、振動検出素子106から出力される角速度信号から一定値である出力値Z3を引いた値、すなわち角速度信号の変動をそのまま伝えた信号が出力される。
When the shutter of the imaging device is pressed to capture a still image, the shutter signal SHOT is turned on. At the timing when the shutter signal SHOT is turned on, the
これによって、静止画の撮像時には、撮像装置において振動周期が大きい揺れの周波数成分も積分回路22及びセンタリング処理回路24において処理され、低い周波数の振動に対する手振れ補正が強められる。
As a result, at the time of capturing a still image, the frequency component of the vibration having a large vibration period in the imaging device is also processed by the
<第2の実施の形態>
ところで、第1の実施の形態におけるHPF200を適用した場合、静止画の撮像期間もLPF30は動作し続ける。そのため、シャッタ信号SHOTがオフになった時点でラッチ素子32のラッチが解除されると、図2に示すように、その時点のLPF30の出力値SLPFとラッチ素子32でラッチされていた値Z3とに大きな差が生じ、HPF200の出力値Soutが一度に大きく変動する可能性がある(図2の矢印で示す箇所)。
<Second Embodiment>
By the way, when the
これにより、静止画の撮像を終了したときにレンズが大きく動くことになり、ファインダーや液晶モニタにおいて画像の飛びが発生したり、撮像装置からのノイズの発生源となったり、撮像者の手にレンズの動きが伝わって違和感を与えたりする原因となることがある。 This causes the lens to move greatly when the still image capture is completed, causing image skipping in the viewfinder and LCD monitor, generating noise from the imaging device, The movement of the lens may be transmitted and cause a sense of incongruity.
第2の実施の形態におけるハイパスフィルタ(HPF)202は、図3に示すように、ローパスフィルタ(LPF)30、スイッチ素子36、比較器38、加減算器40、ラッチ素子32及び演算器34を含んで構成される。
As shown in FIG. 3, the high-pass filter (HPF) 202 in the second embodiment includes a low-pass filter (LPF) 30, a
本実施の形態におけるHPF202は、図7に示した防振制御回路100のHPF16の代わりとなるものであり、振動検出素子106から出力される角速度信号を入力信号として受けて、積分回路22へ信号を出力する。防振制御回路100において、HPF202以外の構成要素に変更はないので、以下ではHPF202について詳細に説明する。
The
LPF30は、第1の実施の形態と同様に構成され、振動検出素子106から出力される角速度信号を入力信号として受けて、角速度信号のカットオフ周波数fc以下の信号のみを透過して出力する。
LPF30 is configured similarly to the first embodiment, receives the angular velocity signal output from the
スイッチ素子36は、シャッタ信号SHOT及び比較器38からの制御信号C1を受けて、シャッタ信号SHOT及び制御信号C1に応じてLPF30の出力とラッチ素子32の入力との接続/遮断を行う。具体的には、撮像装置のシャッタが押されてシャッタ信号SHOTがオン(ハイレベル)となるタイミングに同期して、スイッチ素子36は開放され、LPF30の出力とラッチ素子32の入力とが遮断される。また、制御信号C1がオン(ハイレベル)になったタイミングに同期して、スイッチ素子36は閉じられ、LPF30の出力とラッチ素子32の入力とが接続される。制御信号C1についての詳しい説明は後述する。
The
比較器38は、LPF30に含まれるレジスタの値Z2と、ラッチ素子32の値Z3と、を比較し、その比較結果に応じた制御信号C1及び制御信号C2をスイッチ素子36及び加減算器40にそれぞれ出力する。
The
制御信号C1は、値Z2と値Z3との大小関係が逆転したことを示す信号として生成される。例えば、比較器38は、値Z2が値Z3よりも大きい状態から値Z2が値Z3よりも小さい状態へ移行したタイミング、又は、値Z3が値Z2よりも大きい状態から値Z3が値Z2よりも小さい状態へ移行したタイミングで制御信号C1をオフ(ローレベル)からオン(ハイレベル)にする。また、比較器38は、制御信号C1をオンにしたタイミングから所定の時間が経過した際に制御信号C1をオフにする。
The control signal C1 is generated as a signal indicating that the magnitude relationship between the value Z2 and the value Z3 is reversed. For example, the
制御信号C2は、値Z2と値Z3との大小関係に応じた信号として生成される。比較器38は、値Z2が値Z3よりも大きい場合には制御信号C2を加算指示信号とし、値Z2が値Z3よりも小さい場合には制御信号C2を減算指示信号とする。値Z2が値Z3と等しい場合には、制御信号C2を加算指示信号又は減算指示信号のいずれにしてもよいが、本実施の形態では加算指示信号とする。
The control signal C2 is generated as a signal corresponding to the magnitude relationship between the value Z2 and the value Z3. The
加減算器40は、比較器38からの制御信号C2に応じて、ラッチ素子32の値Z3と所定値αとの加減算を行い、その演算結果をラッチ素子32へ出力する。加減算器40は、制御信号C2が加算指示信号である場合には、ラッチ素子32の現在の値Z3に所定値αを加算してラッチ素子32へ出力する。加減算器40は、制御信号C2が減算指示信号である場合には、ラッチ素子32の現在の値Z3から所定値αを減算してラッチ素子32へ出力する。
The adder /
所定値αは、静止画の撮像期間終了後にラッチ素子32の値が急激に変更されないよう、段階的に変更されるような値に設定することが好適である。例えば、防振制御回路100が搭載される撮像装置におけるLPF30の出力値の平均的な変動幅に応じて所定値αを設定することが好適である。具体的には、LPF30の出力値の平均的な変動幅の1/2〜1/10程度の値に設定することが好適である。また、例えば、シャッタ信号SHOTがオンからオフへ変化したタイミングにおける値Z2と値Z3との差に応じて所定値αを設定することも好適である。具体的には、値Z2と値Z3との差の1/2〜1/10程度の値に設定することが好適である。
The predetermined value α is preferably set to a value that changes stepwise so that the value of the
なお、比較器38及び加減算器40は、シャッタ信号SHOTがオンからオフに変更されたタイミングに同期させて動作させることが好適である。また、比較器38において制御信号C1をオンにしたタイミングに同期させて比較器38及び加減算器40の動作を停止させることが好適である。
The
ラッチ素子32は、シャッタ信号SHOTに応じて、入力信号で更新されつつ値Z3として出力する状態と、入力信号をラッチして値Z3として出力する状態とに切り替えられる。ラッチ素子32は、シャッタ信号SHOTがオフである場合、スイッチ素子36が閉じていればスイッチ素子36を介して入力されるLPF30の出力値で値Z3を更新し、スイッチ素子36が開いていれば加減算器40からの出力値で値Z3を更新し、更新された値Z3を演算器34へ出力する。一方、シャッタ信号SHOTがオンである場合、ラッチ素子32は、スイッチ素子36が開くタイミングで値Z3をラッチし、ラッチした値Z3を演算器34へ出力する。
In response to the shutter signal SHOT, the
演算器34は、振動検出素子106から出力される角速度信号からラッチ素子32から入力される値Z3を減算して出力する。
The
次に、HPF202の動作について、図4を参照しつつ説明する。図4には、HPF202への入力信号Sin、LPF30の出力値SLPF、ラッチ素子32の出力値Z3、HPF202の出力信号Sout及びシャッタ信号SHOTの時間的変化を示す。また、図4には、本発明の実施の形態におけるHPF202の作用を明確に表すために部分拡大図も含めている。
Next, the operation of the
シャッタ信号SHOTがオフであり、スイッチ素子36が閉じられている場合、LPF30は振動検出素子106から出力される角速度信号を受けて、角速度信号のカットオフ周波数fc以下の信号のみを透過して出力する。ラッチ素子32は、LPF30からの出力値で更新されつつ、その値Z3を演算器34へ出力する。演算器34は、振動検出素子106から出力される角速度信号からラッチ素子32から出力される値Z3を減算する処理を行う。これによって、HPF202全体としては、角速度信号からカットオフ周波数fc以下の角速度信号の周波数成分を差し引いた信号、すなわち角速度信号のカットオフ周波数fcより大きい周波数成分が出力信号Soutとして出力される。
Shutter signal SHOT is off, if the
スイッチ素子36が閉じられている場合のHPF202は、第1の実施の形態と同様に、撮像装置において振動周期が大きい揺れに対しての補正が弱められ、レンズを常にセンタへ動かすようなセンタリング処理が強調される。また、被写体を撮像範囲に収めたタイミングでシャッタを押して静止画を撮像する際に、手振れ補正による補正範囲を大きく維持することができる。
The
撮像装置で静止画を撮像するためにシャッタが押されると、シャッタ信号SHOTがオフからオンとなる。シャッタ信号SHOTがオンになると、ラッチ素子32においてラッチが行われると共に、スイッチ素子36が開かれてLPF30とラッチ素子32とが切断される。これにより、静止画の撮像が終了し、シャッタ信号SHOTがオフになるまで、ラッチ素子32から一定の値Z3が出力される。演算器34は、振動検出素子106から出力される角速度信号から一定の値Z3を減算する処理を行う。すなわち、HPF202では、振動検出素子106から出力される角速度信号の変化がダイレクトに出力値Soutに反映されることになる。これによって、静止画の撮像時には、撮像装置において振動周期が大きい揺れの周波数成分も積分回路22及びセンタリング処理回路24において処理され、レンズを常にセンタへ動かすような処理が弱められ、手振れに対する補正が強められる。
When the shutter is pressed to capture a still image with the imaging device, the shutter signal SHOT is turned on from off. When the shutter signal SHOT is turned on, the
なお、シャッタ信号SHOTがオンになっている期間もLPF30の動作は継続され、LPF30に含まれるレジスタの値Z2は更新され続ける。
Note that the operation of the
静止画の撮像が終了すると、シャッタ信号SHOTがオンからオフへ変更される。シャッタ信号SHOTがオフになると、ラッチ素子32のラッチが解除され、比較器38及び加減算器40が動作を開始する。比較器38は、LPF30に含まれるレジスタの値Z2と、ラッチ素子32の値Z3と、を比較する。比較の結果、値Z2が値Z3よりも大きい場合には制御信号C2として加算指示信号が加減算器40へ出力され、値Z2が値Z3よりも小さい場合には制御信号C2として減算指示信号が加減算器40へ出力される。加減算器40は、制御信号C2が加算指示信号である場合には、ラッチ素子32の現在の値Z3に所定値αを加算してラッチ素子32へ出力し、制御信号C2が減算指示信号である場合には、ラッチ素子32の現在の値Z3から所定値αを減算してラッチ素子32へ出力する。ラッチ素子32は、加減算器40からの出力値で更新されつつ、その値Z3を演算器34へ出力する。この処理が、制御信号C1がオンになるまで、すなわち値Z2と値Z3との大小関係が逆転するまで続けられる。制御信号C1がオンになると、スイッチ素子36が閉じられ、比較器38及び加減算器40の動作が停止される。これにより、通常の角速度信号の低周波成分の除去処理に戻る。
When the still image capturing ends, the shutter signal SHOT is changed from on to off. When the shutter signal SHOT is turned off, the latch of the
このような処理によって、図4の部分拡大図に矢印で示すように、ラッチ素子32のラッチが解除された際に、ラッチ素子32の値Z3を所定値αずつ段階的に変更することが可能となり、HPF202からの出力信号Soutが急激に変化することを防ぐことができる。すなわち、静止画の撮像を終了したときにレンズが急激に大きく動くことがなくなり、ファインダーや液晶モニタにおいて画像の飛びの発生を抑制することができる。また、撮像装置からのノイズを低減し、撮像者の手への違和感を抑制することができる。
By such processing, as indicated by an arrow in the partial enlarged view of FIG. 4, when the latch of the
<第3の実施の形態>
第3の実施の形態におけるHPF204は、図5に示すように、ローパスフィルタ(LPF)30−1,30−2、ラッチ素子32、演算器34及び前段フィルタ42を含んで構成される。
<Third Embodiment>
As shown in FIG. 5, the
本実施の形態におけるHPF204は、図7に示した防振制御回路100のHPF16の代わりとなるものであり、振動検出素子106から出力される角速度信号を入力信号として受けて、積分回路22へ信号を出力する。防振制御回路100において、HPF204以外の構成要素に変更はないので、以下ではHPF204について詳細に説明する。
The
HPF204には、積分回路22からの角度信号が入力される。角度信号は、前段フィルタ42及び演算器34へ入力される。前段フィルタ42は、信号の位相を調整する等の処理を信号に施してLPF30−1へ出力する。
An angle signal from the
本実施の形態では、2段のLPF30−1,30−2が設けられている。LPF30−1,30−2は、例えば、デジタルフィルタやRC回路、RL回路、RLC回路等で構成することができる。図5では、LPF30−1,30−2はそれぞれ1次のIIRフィルタで構成している。レジスタZ4はLPF30−1の入力信号を記憶するメモリであり、レジスタZ5はLPF30−1の出力信号を記憶するメモリである。レジスタZ1はLPF30−2の入力信号を記憶するメモリであり、レジスタZ2はLPF30−2の出力信号を記憶するメモリである。LPF30−1では、入力信号、レジスタZ4及びレジスタZ5に対する係数β3,β4,β5を変更することによって必要な周波数特性を得ている。また、LPF30−2では、入力信号、レジスタZ1及びレジスタZ2に対する係数β0,β1,β2を変更することによって必要な周波数特性を得ている。 In the present embodiment, two stages of LPFs 30-1 and 30-2 are provided. The LPFs 30-1 and 30-2 can be configured with, for example, a digital filter, an RC circuit, an RL circuit, an RLC circuit, or the like. In FIG. 5, each of the LPFs 30-1 and 30-2 is composed of a primary IIR filter. The register Z4 is a memory that stores an input signal of the LPF 30-1, and the register Z5 is a memory that stores an output signal of the LPF 30-1. The register Z1 is a memory that stores an input signal of the LPF 30-2, and the register Z2 is a memory that stores an output signal of the LPF 30-2. The LPF 30-1 obtains necessary frequency characteristics by changing the coefficients β3, β4, and β5 for the input signal, the register Z4, and the register Z5. The LPF 30-2 obtains necessary frequency characteristics by changing the coefficients β0, β1, and β2 for the input signal, the register Z1, and the register Z2.
このように、2段のLPF30−1,30−2を設けることによって、ローパスフィルタとしてのフィルタリング特性を高めることができる。ここでは、2段のLPF30−1,30−2の組み合わせによって、入力信号のカットオフ周波数fc以下の周波数成分のみを出力する特性を持たせる。 Thus, by providing the two-stage LPFs 30-1 and 30-2, it is possible to improve the filtering characteristics as a low-pass filter. Here, the combination of LPF30-1,30-2 two stages, to have a characteristic to output only the cutoff frequency f c or less of the frequency component of the input signal.
また、LPF30−1,30−2は、シャッタ信号SHOTに応じて、停止・起動させることが可能な構成とする。例えば、シャッタ信号SHOTに応じて、LPF30−1,30−2へのクロックの供給を停止・開始できる構成とする。 Further, the LPFs 30-1 and 30-2 are configured to be able to be stopped and started according to the shutter signal SHOT. For example, the clock supply to the LPFs 30-1 and 30-2 can be stopped and started according to the shutter signal SHOT.
ラッチ素子32は、第2の実施の形態と同様に、シャッタ信号SHOTがオフである場合にはLPF30−2の出力値で値Z3を更新し、更新された値Z3を演算器34へ出力する。一方、シャッタ信号SHOTがオンである場合、LPF30−2の出力値をラッチし、シャッタ信号SHOTがオフになるまでラッチした値Z3を演算器34へ出力する。
Similarly to the second embodiment, the
演算器34は、積分回路22から入力される角度信号からラッチ素子32から入力される値Z3を減算して出力する。
The
次に、HPF204の動作について、図6を参照しつつ説明する。図6には、HPF204への入力信号Sin、LPF30−2の出力値SLPF、ラッチ素子32の出力値Z3、HPF204の出力信号Sout及びシャッタ信号SHOTの時間的変化を示す。また、図6には、本発明の実施の形態におけるHPF204の作用を明確に表すために部分拡大図も含めている。
Next, the operation of the
被写体を撮像範囲に収めるように撮像装置をセットする際や被写体を動画で撮像する際には、シャッタ信号SHOTがオフであり、LPF30−1,30−2は動作状態にあり、ラッチ素子32はLPF30−2からの出力値で更新されつつ、その値Z3を演算器34へ出力する。演算器34は、振動検出素子106から出力される角速度信号からラッチ素子32から出力される値Z3を減算する処理を行う。これによって、HPF204全体としては、角速度信号からカットオフ周波数fc以下の角度信号の周波数成分を差し引いた信号、すなわち角速度信号のカットオフ周波数fc以上の周波数成分が出力信号Soutとして出力される。このようにして生成されたセンタリング信号とADC10の出力する位置信号(Hall−X,Hall−Y)とを加算してサーボ回路14へ出力する。
When the imaging device is set so that the subject falls within the imaging range or when the subject is captured as a moving image, the shutter signal SHOT is off, the LPFs 30-1 and 30-2 are in an operating state, and the
撮像装置で静止画を撮像するためにシャッタが押されると、シャッタ信号SHOTがオフからオンとなる。シャッタ信号SHOTがオンになると、ラッチ素子32においてラッチが行われると共に、LPF30−1,30−2の動作が停止される。これにより、シャッタ信号SHOTがオフになるまで、ラッチ素子32から一定の値Z3が出力される。演算器34は、振動検出素子106から出力される角速度信号から一定の値Z3を減算する処理を行う。すなわち、振動検出素子106から出力される角速度信号の変化がダイレクトに出力値Soutに反映されることになる。
When the shutter is pressed to capture a still image with the imaging device, the shutter signal SHOT is turned on from off. When the shutter signal SHOT is turned on, the
静止画の撮像が終了すると、シャッタ信号SHOTがオンからオフへ変更される。シャッタ信号SHOTがオフになると、ラッチ素子32のラッチが解除されると共に、LPF30−1,30−2が再起動される。これにより、LPF30−1,30−2は動作状態となり、ラッチ素子32はLPF30−2からの出力値で更新されつつ、その値Z3を演算器34へ出力する。ただし、LPF30−1,30−2はシャッタ信号SHOTがオフに変更されるまで非動作状態にあったので、LPF30−2の出力信号はLPF30−1,30−2の停止前の出力値から現在の入力信号に応じた出力値へと徐々に変化する。ラッチ素子32は、LPF30−2からの出力値で更新されつつ、その値Z3を演算器34へ出力する。
When the still image capturing ends, the shutter signal SHOT is changed from on to off. When the shutter signal SHOT is turned off, the latch of the
このように、ラッチ素子32のラッチが解除された際にラッチ素子32の入力信号となるLPF30−2の出力値が徐々に変化するので、図6の部分拡大図に矢印で示すように、ラッチ素子32の出力値Z3も徐々に更新される。これにより、HPF204からの出力信号Soutが急激に変化することを防ぐことができる。すなわち、静止画の撮像を終了したときにレンズが急激に大きく動くことがなくなり、ファインダーや液晶モニタにおいて画像の飛びの発生を抑制することができる。また、撮像装置からのノイズを低減し、撮像者の手への違和感を抑制することができる。
As described above, when the latch of the
なお、本実施の形態では、LPF30−1,30−2の両方をシャッタ信号SHOTに応じて停止・起動させる構成としたが、最も後段のLPF30−2を停止させるものであればよい。例えば、ローパスフィルタを1段とした場合には、そのローパスフィルタをシャッタ信号SHOTに応じて停止・起動させる構成とすればよい。また、ローパスフィルタを3段以上とした場合には、ラッチ素子32に最も近い最終段のローパスフィルタを含む少なくとも1つのローパスフィルタをシャッタ信号SHOTに応じて停止・起動させる構成とすればよい。
In the present embodiment, both LPFs 30-1 and 30-2 are configured to stop and start according to the shutter signal SHOT. However, any LPF 30-2 that is the last stage may be stopped. For example, when the low-pass filter has a single stage, the low-pass filter may be configured to stop and start according to the shutter signal SHOT. When the number of low-pass filters is three or more, at least one low-pass filter including the last-stage low-pass filter closest to the
また、本実施の形態では、シャッタ信号SHOTがオンになってからオフになるまでの全期間においてLPF30−1,30−2を停止させる構成としたが、その一部の期間のみにおいてLPF30−1,30−2を停止させる構成としてもよい。この場合にも、本実施の形態における構成と同様の作用・効果はある程度得ることができる。 In the present embodiment, the LPFs 30-1 and 30-2 are stopped during the entire period from when the shutter signal SHOT is turned on to when the shutter signal SHOT is turned off. , 30-2 may be stopped. Also in this case, the same operation and effect as the configuration in the present embodiment can be obtained to some extent.
また、以上の説明では、レンズを駆動することによって防振制御(手振れ防止)等の処理を実現したが、これに限定されるものではない。例えば、レンズの代わりに撮像素子(CCD等の光電変換素子)や他の光学系素子を駆動し、レンズと他の光学系素子との相対的な配置を変えるものとしてもよい。 In the above description, processing such as image stabilization control (camera shake prevention) is realized by driving the lens, but the present invention is not limited to this. For example, instead of the lens, an image sensor (photoelectric conversion element such as a CCD) or another optical system element may be driven to change the relative arrangement of the lens and the other optical system element.
また、位置検出素子102とサーボ回路14を用いたフィードバック制御による防振制御に限られるものではなく、振動検出素子106の出力する信号を用いた、フィードバック制御を用いない防振制御にも適用することができる。
Further, the present invention is not limited to the image stabilization control based on the feedback control using the
10 アナログ/デジタル変換回路(ADC)、12 加算回路、14 サーボ回路、16 ハイパスフィルタ(HPF)、16a ローパスフィルタ(LPF)、16b 演算器、22 積分回路、24 センタリング処理回路、26 デジタル/アナログ変換回路(DAC)、30 ローパスフィルタ、32 ラッチ素子、34 演算器、36 スイッチ素子、38 比較器、40 加減算器、42 前段フィルタ、100 防振制御回路、102 位置検出素子、104 レンズ駆動素子、106 振動検出素子、200,202,204 ハイパスフィルタ。 10 analog / digital conversion circuit (ADC), 12 addition circuit, 14 servo circuit, 16 high pass filter (HPF), 16a low pass filter (LPF), 16b arithmetic unit, 22 integration circuit, 24 centering processing circuit, 26 digital / analog conversion Circuit (DAC), 30 Low-pass filter, 32 Latch element, 34 Operation unit, 36 Switch element, 38 Comparator, 40 Adder / subtractor, 42 Pre-filter, 100 Anti-vibration control circuit, 102 Position detection element, 104 Lens drive element, 106 Vibration detection element, 200, 202, 204 High-pass filter.
Claims (8)
前記角速度信号の第1周波数以下の周波数成分を透過させる第1ローパスフィルタと、
制御信号に応じて、前記第1ローパスフィルタの出力をラッチするラッチ部と、
前記角速度信号と、前記ラッチ部の出力と、の差を出力する演算器と、
を備えることを特徴とする防振制御回路。 A high-pass filter that receives an angular velocity signal output from the vibration detection element and transmits a frequency band of a predetermined frequency or higher, and the high-pass filter includes:
A first low-pass filter that transmits a frequency component equal to or lower than the first frequency of the angular velocity signal;
A latch unit that latches an output of the first low-pass filter according to a control signal;
An arithmetic unit that outputs a difference between the angular velocity signal and the output of the latch unit;
An anti-vibration control circuit comprising:
前記ラッチ部は、撮像装置における静止画の撮像開始を示す前記制御信号に応じてラッチを実行することを特徴とする防振制御回路。 The image stabilization control circuit according to claim 1,
The image stabilization control circuit according to claim 1, wherein the latch unit executes latching according to the control signal indicating start of still image capturing in the image capturing apparatus.
前記ラッチ部におけるラッチを解除する際に、前記ラッチ部の保持値を前記第1ローパスフィルタの出力値へ段階的に変更することを特徴とする防振制御回路。 The image stabilization control circuit according to claim 1 or 2,
An anti-vibration control circuit that changes the holding value of the latch unit step by step to the output value of the first low-pass filter when releasing the latch in the latch unit.
前記ハイパスフィルタは、前記ラッチ部におけるラッチを解除する際に、
前記第1ローパスフィルタの出力値と、前記ラッチ部の保持値と、を比較する比較器と、
前記比較器において前記第1ローパスフィルタの出力値が前記ラッチ部の保持値より大きい場合には前記ラッチ部の保持値に所定値を加算し、前記第1ローパスフィルタの出力値が前記ラッチ部の保持値より小さい場合には前記ラッチ部の保持値から所定値を減算する加減算部と、を備え、
前記ラッチ部の保持値を前記第1ローパスフィルタの出力値へ段階的に変更することを特徴とする防振制御回路。 The image stabilization control circuit according to claim 3,
When the high-pass filter releases the latch in the latch unit,
A comparator for comparing the output value of the first low-pass filter with the holding value of the latch unit;
In the comparator, when the output value of the first low-pass filter is larger than the holding value of the latch unit, a predetermined value is added to the holding value of the latch unit, and the output value of the first low-pass filter becomes the value of the latch unit. An addition / subtraction unit that subtracts a predetermined value from the holding value of the latch unit when smaller than the holding value,
An anti-vibration control circuit that changes the holding value of the latch unit step by step to the output value of the first low-pass filter.
前記ハイパスフィルタは、
前記ラッチ部におけるラッチ期間の少なくとも一部の期間は前記第1ローパスフィルタの動作を停止させ、
前記ラッチ部におけるラッチを解除する際に、前記第1ローパスフィルタを再起動することによって、前記ラッチ部の保持値を前記第1ローパスフィルタの出力値へ段階的に変更することを特徴とする防振制御回路。 The image stabilization control circuit according to claim 3,
The high-pass filter is
The operation of the first low-pass filter is stopped during at least a part of the latch period in the latch unit,
When the latch in the latch unit is released, the holding value of the latch unit is gradually changed to the output value of the first low-pass filter by restarting the first low-pass filter. Vibration control circuit.
前記第1ローパスフィルタは、少なくとも2段のフィルタ回路を含んで構成されることを特徴とする防振制御回路。 The image stabilization control circuit according to claim 4,
The anti-vibration control circuit, wherein the first low-pass filter includes at least a two-stage filter circuit.
前記ハイパスフィルタからの出力信号を積分して出力する積分回路と、
前記積分回路からの出力信号の第2周波数より大きい周波数成分を透過させるハイパスフィルタを含むセンタリング処理回路と、
前記センタリング処理回路から出力される信号に応じて、防振制御を行う際に駆動させる光学系素子の駆動を制御する補正信号を生成する補正信号生成回路と、
を含むことを特徴とする防振制御回路。 The image stabilization control circuit according to claim 1,
An integrating circuit for integrating and outputting the output signal from the high-pass filter;
A centering processing circuit including a high-pass filter that transmits a frequency component greater than a second frequency of the output signal from the integration circuit;
A correction signal generation circuit that generates a correction signal for controlling the driving of an optical element that is driven when performing the image stabilization control in accordance with a signal output from the centering processing circuit;
An anti-vibration control circuit comprising:
光学系素子と、
前記光学系素子を駆動する駆動素子と、
前記撮像素子の振動を検出する振動検出素子と、
前記振動検出素子が出力する信号に基づいて、前記駆動素子を制御する補正信号を生成する防振制御回路と、を備え、前記防振制御回路は、
振動検出素子から出力される角速度信号を受けて、所定の周波数以上の周波数帯域を透過させるハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタからの出力信号を積分して出力する積分回路と、
前記積分回路からの出力信号の第2周波数より大きい周波数成分を透過させるハイパスフィルタを含むセンタリング処理回路と、
前記センタリング処理回路から出力される信号に応じて、前記補正信号を生成する補正信号生成回路と、を含み、前記ハイパスフィルタは、
前記角速度信号の第1周波数以下の周波数成分を透過させる第1ローパスフィルタと、
制御信号に応じて、前記第1ローパスフィルタの出力をラッチするラッチ部と、
前記積分回路の出力する信号と、前記ラッチ部の出力と、の差を出力する演算器と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 An imaging device that prevents shaking of a subject in response to vibration, wherein the imaging device includes:
An optical element;
A driving element for driving the optical system element;
A vibration detecting element for detecting vibration of the imaging element;
An anti-vibration control circuit that generates a correction signal for controlling the drive element based on a signal output from the vibration detection element, and the anti-vibration control circuit includes:
A high-pass filter that receives an angular velocity signal output from the vibration detection element and transmits a frequency band of a predetermined frequency or higher;
An integrating circuit for integrating and outputting the output signal from the high-pass filter;
A centering processing circuit including a high-pass filter that transmits a frequency component greater than a second frequency of the output signal from the integration circuit;
A correction signal generation circuit that generates the correction signal in response to a signal output from the centering processing circuit, and the high-pass filter includes:
A first low-pass filter that transmits a frequency component equal to or lower than the first frequency of the angular velocity signal;
A latch unit that latches an output of the first low-pass filter according to a control signal;
An arithmetic unit that outputs a difference between the signal output from the integration circuit and the output of the latch unit;
An imaging apparatus comprising:
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