JP2011137996A - レンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パン・チルト操作していると判断した場合に、像ぶれ補正を停止して、パン・チルト操作時の像ぶれ補正に起因する画面の不自然さを解消しているが、映像変化が緩やかなパン・チルト操作では振動による像ぶれが目立つ。
【解決手段】支持体に支持されるレンズ装置であって、該レンズ装置は、像ぶれを補正する補正レンズと、該補正レンズを駆動する補正レンズ駆動部と、該レンズ装置の振動を検出する振動検出部と、該補正レンズを駆動するための駆動信号を演算する駆動信号演算手段を有し、該駆動信号演算手段は、該振動検出部の出力に基づき、振動信号を演算する検出振動演算部と、該支持体から入力されるパン及びチルトの操作情報からパン・チルト操作信号を演算するパン・チルト成分演算部と、該振動信号から該パン・チルト操作信号を減算する減算部を有し、該補正レンズ駆動部は、該減算部の出力に基づいて該補正レンズを駆動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、像ぶれ補正機能を有するレンズ装置に関する。

従来の例えば特許文献１による防振装置は、レンズ装置に搭載され、振動センサにより振動を検出し、検出した振動に応じて光軸を偏心させる補正レンズを制御している。振動センサには、主にアナログ信号を出力する角速度センサが用いられ、振動が加わると角速度センサは振動に応じた角速度を検出し出力する。出力された角速度は積分することで振動角度に変換され、この振動角度から補正レンズの制御量が演算される。この制御データを用いて、モータなどの駆動デバイスを制御し像ぶれ補正を行っている。

また、振動センサから得られた振れ信号に基づいて、レンズ装置がパン・チルト操作しているか否かを自動で判断し、パン・チルト操作していると判断した場合には、像ぶれ補正を適した様態に切り替えることが提案されている。例えば、パン・チルト操作していると判断した場合に、像ぶれ補正を停止することによって、パン・チルト操作時に像ぶれ補正が行われることによる画面の不自然さやパン・チルト操作に対する操作性の悪さを解消するものが提案されている。レンズ装置がパン・チルト操作しているか否かの判断は、例えば、振動センサからの振れ信号の大きさが所定の閾値を一定時間以上継続して超えたか否か等の検出によって行われている。

特開２００２−２２９０８９号公報

しかしながら、意図的なパン・チルト操作時であっても、映像変化が緩やかであれば、振動による像ぶれは映像として目立ってしまう。よって、意図的なパン・チルト操作中であっても、振動による像ぶれを補正できたほうが望ましい。

そこで、フィルタリング等の処理を行って、振動検出部の出力信号から、振動に起因する信号成分と意図的なパン・チルト操作に起因する信号成分とを分離して、補正すべき振動に起因する信号成分のみに基づいて像ぶれ補正を行うようにすることも考えられる。しかし、一般に、振動に起因する信号成分の周波数成分は約0.5〜30Hzに分布するが、意図的なパン・チルトに起因する信号成分もこの周波数帯域に含まれる。よって、補正すべき振動に起因する信号成分と意図的なパン・チルト操作に起因する信号成分とを完全に分離することは困難である。

そこで、本発明の例示的な目的は、支持体の操作情報をもとに、パン・チルト操作に起因するレンズ装置の動きに対応する信号を生成し、振動検出部からの信号との差に基づいて、補正レンズを駆動させるようにしたレンズ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、支持体に支持されるレンズ装置であって、像ぶれを補正する補正レンズと、該補正レンズを駆動する補正レンズ駆動部と、該レンズ装置の振動を検出する振動検出部と、該補正レンズを駆動するための駆動信号を演算する駆動信号演算手段を有し、該駆動信号演算手段は、該振動検出部の出力に基づき振動信号を演算する検出振動演算部と、該支持体から入力されるパン及びチルトの操作情報からパン・チルト操作信号を演算するパン・チルト成分演算部と、該駆動信号から該パン・チルト操作信号を減算する減算部を有し、該補正レンズ駆動部は該減算部の出力に基づいて該補正レンズを駆動することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、支持体より出力される操作情報により振動検出部の信号から、意図的なパン・チルト操作に起因する信号成分を除去することによって、意図的なパン・チルト操作中においても、地面の振動等に起因する振動成分のみに対して像ぶれ補正を行うことができる。

第１の発明の実施形態である像ぶれ補正機能付レンズ装置の概略構成図 第１の実施例におけるパン成分除去のブロック図 第１の実施例におけるパン成分除去のグラフ 第２の実施例におけるパン成分除去のブロック図 第２の実施例におけるパン成分除去のグラフ 第３の実施例における像ぶれ補正制御のフローチャート

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１に、第１の実施例である像ぶれ補正機能付きのレンズ装置２０の構成図を示す。レンズ装置２０は、レンズ装置のパンおよびチルトの操作角を出力する出力部を備えた雲台（支持体）３０に装着され支持されている。レンズ装置２０は、レンズ装置２０の振動を検出する振動センサ（振動検出部）１、振動センサ１の出力信号をＣＰＵ６に取り込むためのＡ／Ｄ変換器２、光軸に垂直な方向に偏心させて結像面上の像ぶれを補正するための像ぶれ補正用レンズ３、像ぶれ補正用レンズ３を駆動するアクチュエータ（補正レンズ駆動部）４、像ぶれ補正用レンズ３の位置を検出する位置検出器５、Ａ／Ｄ変換器２の出力に基づいて像ぶれ補正用レンズ３の制御信号（駆動信号）を演算するＣＰＵ（駆動信号演算手段）６、ＣＰＵ６の演算結果をアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換器７、アクチュエータ４を駆動するための駆動回路（駆動部）８、雲台３０のパン・チルト操作角を検出し、パン・チルト操作量に比例した値をデジタル信号で出力するパン・チルト操作角出力部９を有する。図１において、本来、パン・チルト２軸分の機能ブロックが必要だが、基本的な構成はパンとチルトに対して同じなので１軸分のみで説明する。本実施例では、電源投入時にパン・チルト操作角出力部９は基準位置データを出力し、その後は電源投入時のパン・チルト位置を基準として、この基準位置からの相対位置に比例したデータを出力する。このパン・チルト操作角出力部９はたとえばインクリメントロータリーエンコーダとカウンタにより実現することが可能である。

図２のブロック図は、レンズ装置２０におけるＣＰＵ６のパン成分除去の動作を示している。以下に図２のブロック図に沿って、ＣＰＵ６の動作を説明する。
雲台３０の操作には水平方向のパン操作と垂直方向のチルト操作が、像ぶれ補正レンズ３の駆動方向には水平と垂直の、それぞれ２方向ある。ここでは説明を簡単にするため、以後は雲台３０の操作をパン操作のみ、像ぶれ補正レンズ３の駆動方向は水平方向のみに限定して説明を行う。
ＣＰＵ（駆動信号演算手段）６は、振動センサ１の出力に基づいて振動信号を演算する検出振動演算部と、パン・チルト操作角出力部９から入力されるパン及びチルトの操作情報からパン・チルト操作信号を演算するパン・チルト成分演算部と、振動信号からパン・チルト操作信号を減算処理する減算部を含む。

本実施例においては、検出振動演算部は、高周波成分のみを通過させるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１１で構成される。振動センサ１より出力される角速度信号を、図示しないＡ／Ｄ変換器を介してＣＰＵ６に取り込む。この角速度信号を、ＨＰＦ１１に通すことにより、ＤＣ成分、及び低周波信号成分を除去する。ＨＰＦ１１を通った角速度信号は、レンズ装置のパン操作をしていない時においては、地面の振動等に起因する信号成分のみであるが、レンズ装置のパン操作時においては、振動に起因する信号成分とパン操作に起因する信号成分とが含まれている。

本実施例にておいては、パン・チルト成分演算部は、低周波成分のみを通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２、速度算出手段１３、ゲイン調整手段１４より構成される。パン・チルト操作角出力部９より出力されるレンズ装置操作角信号をＣＰＵ６に取り込む。この操作角信号を、ＬＰＦ１２に通すことにより、高周波の振動成分を除去する。ＬＰＦ１２を通った操作角信号は、速度算出手段１３により角速度信号に変換される。この角速度信号はゲイン調整手段１４により振幅が調整される。ゲイン調整手段１４から出力される信号（パン・チルト操作信号）は、レンズ装置が静止時においては、角速度はゼロとなり、パン操作時においては、パン操作に起因する角速度となる。

減算手段（減算部）１５はＨＰＦ１１より出力される角速度信号から、ゲイン調整手段１４より出力される角速度信号の減算を行う。図３のグラフは、理想的に一定速でパン操作を行った際の、減算手段１５の前後の角速度信号を示している。振動センサ１の出力から生成された角速度信号をＸ１に、パン・チルト操作角出力部９の出力から生成された角速度信号をＸ２に示す。角速度信号Ｘ１において、パン操作前は振動に起因する信号成分のみで、パン操作後は振動に起因する信号成分にパン操作に起因する信号成分が加わっている。角速度信号Ｘ２においては、パン操作前は角速度ゼロで、パン操作後はパン操作に起因する信号成分のみとなる。よって、減算手段１５により、Ｘ１の信号（振動信号成分＋パン信号成分）から、Ｘ２の信号（パン信号成分）を減算処理することによって、パン操作に起因する信号成分が除去され、補正すべき振動に起因する信号成分のみの角速度信号が生成される。

減算手段１５から出力される角速度信号（速度信号）は、積分手段１６によって角度信号（位置信号）に変換さる。補正手段１７では、焦点距離などのレンズ状態を考慮し、角度信号分の像ぶれが補正されるように、像ぶれ補正レンズ３の駆動量を算出し、図示しないＤ／Ａ変換器によって駆動回路８に出力される。駆動回路８に出力される信号は振動成分のみとなるので、レンズ装置の静止時、意図的なパン操作時に係わらず、振動成分のみの補正が可能となる。
また、本実施例においては、振動センサ１の角速度信号をソフトウエアで構成したＨＰＦ１１、積分回路１６を用いて角度相当の信号に変換する場合を示したが、この角速度から角度への変換演算をハードウエアで実現しても同様の効果を得ることができる。さらに、本実施例の振動センサには角速度センサのほか、角加速度センサ、線加速度センサ等の加速度センサを用いてもよい。以下の実施例においても上記のような構成の変更は同様に行うことができる。

本発明の第２の実施例を図１及び、図４に基づいて詳細に説明する。
第２の実施例の構成は第１の実施例で説明した図１と同じであるので、その説明を省略する。

図４のブロック図は、レンズ装置２０におけるＣＰＵ６のパン成分除去の動作を示している。以下に図４のブロック図に沿って、ＣＰＵ６の動作を説明する。

ＣＰＵ（駆動信号演算手段）６は、振動センサ１の出力に基づいて振動信号を演算する検出振動演算部と、パン・チルト操作角出力部９から入力されるパン及びチルトの操作情報からパン・チルト操作信号を演算するパン・チルト成分演算部と、振動信号からパン・チルト操作信号を減算処理する減算部を含む。

本実施例においては、検出振動演算部は、高周波成分のみを通過させるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１１と、角速度信号を角度信号に変換する積分手段１６から構成される。振動センサ１より出力される角速度信号を、図示しないＡ／Ｄ変換器を介してＣＰＵ６に取り込む。この角速度信号をＨＰＦ１１に通すことにより、ＤＣ成分、及び低周波信号成分を除去する。ＨＰＦ１１を通った角速度信号は、積分手段１６によって角度信号に変換される。この角度信号は、レンズ装置のパン操作が行われていない時においては、振動に起因する信号成分のみであるが、レンズ装置がパン操作時においては、振動に起因する信号成分とパン操作に起因する信号成分とが含まれている。

本実施例にておいては、パン・チルト成分演算部は、低周波成分のみを通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２、ゲイン調整手段１４より構成される。パン・チルト操作角出力部９より出力されるレンズ装置操作角信号をＣＰＵ６に取り込む。この操作角信号をＬＰＦ１２に通すことにより、高周波の振動成分を除去する。ＬＰＦ１２を通った角度信号はゲイン調整手段１４により振幅が調整される。ゲイン調整手段１４から出力される信号（パン・チルト操作信号）は、レンズ装置が静止時においては、角度の変位はゼロとなり、パン操作時においては、パン操作に起因する角度信号のみとなる。

減算手段１５は、積分手段１６より出力される角度信号から、ゲイン調整手段１４より出力される角度信号の減算を行う。図５のグラフは、理想的に一定速でパン操作を行った際の、減算手段１５の前後の角度信号を示している。振動センサ１の出力から生成された角度信号をＹ１に、パン・チルト操作角出力部９の出力から生成された角度信号をＹ２に示す。角度信号Ｙ１において、パン操作前は振動に起因する信号成分のみで、パン操作後は振動成分にパン操作に起因する信号成分が加わっている。角度信号Ｙ２においては、パン操作前は角度変位ゼロで、パン操作後はパン操作に起因する信号成分のみの角度信号となる。よって、減算手段１５により、Ｙ１の信号（振動信号成分＋パン信号成分）から、Ｙ２の信号（パン信号成分）を減算処理することによって、パン操作に起因する信号成分が除去され、補正すべき振動に起因する信号成分のみの角度信号が生成される。

減算手段１５から出力される角度信号は、補正手段１７によって、焦点距離などのレンズ状態を考慮し、角度信号分の像ぶれが補正されるように、像ぶれ補正レンズ３の駆動量を算出し、図示しないＤ／Ａ変換器によって駆動回路８に出力される。駆動回路８に出力される信号は振動成分のみとなるので、第１の実施例同様、レンズ装置の静止時、意図的なパン操作時に係わらず、振動成分のみの補正が可能となる。

本発明の第３の実施例を図１及び、図６に基づいて詳細に説明する。
第３の実施例においては、所定の閾値以上（パン速度閾値以上）の速度でのパン操作時には、像ぶれ補正を停止する。
第３の実施例の構成は図１に示した第１の実施例の構成と同様であるので、説明を省略する。

図６のフローチャートは、像ぶれ補正制御におけるＣＰＵ６の一連の動作を示している。以下に図６のフローチャートに沿って、ＣＰＵ６の動作を説明する。

ステップＳ１では、振動センサ１より出力される角速度信号を、Ａ／Ｄ変換器を介してＣＰＵ６に取り込む。ステップＳ２では、パン・チルト操作角出力部９より出力されるレンズ装置操作角信号をＣＰＵ６に取り込む。ステップＳ３では、ステップＳ２で取り込んだ信号をもとに、パン・チルト速度演算部（不図示）においてパン速度を算出する。ステップＳ４で、パン速度が閾値以上であるか否か判断する。閾値は、映像変化が大きく、像ぶれ補正を必要としないパン速度に設定され、画角の大きさにより定められる値とする。パン速度が閾値未満ならば、ステップＳ１１に進み、実施例１及び実施例２で説明した制御と同様に、パン信号成分の除去を行い、振動に起因する信号成分のみの補正レンズ制御信号を生成する。そして、ステップＳ１２で補正レンズ制御信号をＤ／Ａ変換器を介して駆動回路８に出力し、像ぶれ補正を行う。ステップＳ４で、パン速度が閾値以上ならば、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では像ぶれ補正を停止する。ステップＳ６で、ＨＰＦ１１及び積分手段１６のリセットを行う。リセットはＨＰＦ１１のカットオフ周波数を高周波側にセットすることと、積分手段１６の積分値をクリアすることである。例えば、ＨＰＦ１１のカットオフ周波数を１ｋＨｚにセットし、通常の像ぶれ補正の対象となる振動の周波数帯（約０．５〜３０Ｈｚ）の信号を全てカットし、初期化することになる。また、積分手段１６の積分値をクリアすることにより、角速度を積分演算して得られていた角度がクリアされ０となる。ステップＳ７では、ステップＳ２同様、パン・チルト操作角出力部９より出力されるレンズ装置操作角信号をＣＰＵ６に取り込む。ステップＳ８では、ステップＳ３同様、ステップＳ７で取り込んだ信号をもとに、パン速度を算出する。ステップＳ９では、ステップＳ８で求められたパン速度が閾値以上であるか否か判断する。パン速度が閾値以上だと、ステップＳ７から繰り返し、パン速度が閾値未満になるまでＨＰＦ１１及び積分手段１６のリセット状態は続く。ステップＳ９で、パン速度が閾値未満になると、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、ＨＰＦ１１及び積分手段１６のリセット状態を解除する。そして、再びステップＳ１に戻り、像ぶれ補正が再開される。

なお、本実施例において、像ぶれ補正を停止させるパン速度のパン速度閾値を、画角により一意に決まる値としたが、スイッチもしくは像ぶれ補正装置との通信手段により、任意の値に設定変更することを可能とするような閾値設定部を設けるようにしても良い。また、スイッチはレンズ装置、又は焦点調節や変倍等の制御を行う操作部材に構成しても良い。また、パン速度の算出をパン・チルト操作角出力部９の出力より行ったが、振動センサ１の出力により算出しても良い。

第３の実施例においては、レンズ装置のパン操作に対して記載したが、所定のチルト速度閾値を設けて該チルト速度閾値以上の速度でのチルト操作が行われた場合に像ぶれ補正を停止することによっても同様の効果を得ることができることに留意されたい。
撮像素子を有するカメラ本体と、被写体からの光束を該撮像素子に導くレンズ装置とを備える撮像装置において、上記した第１乃至第３の実施例で記載したいずれかの像ぶれ補正機能付きのレンズ装置を採用することにより、パン・チルトの操作中においても地面の振動等に起因する振動部分のみに対して像ぶれ補正を行うことができる撮像装置を実現することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ 振動センサ
３ 像ぶれ補正用レンズ
４ アクチュエータ
６ ＣＰＵ
８ 駆動回路
９ パン・チルト操作角出力部
１５ 減算手段

Claims (7)

1. 支持体に支持されるレンズ装置であって、該レンズ装置は、
   像ぶれを補正する補正レンズと、
   該補正レンズを駆動する補正レンズ駆動部と、
   該レンズ装置の振動を検出する振動検出部と、
   該補正レンズを駆動するための駆動信号を演算する駆動信号演算手段と、
   を有し、
   該駆動信号演算手段は、
   該振動検出部の出力に基づき、振動信号を演算する検出振動演算部と、
   該支持体から入力されるパン及びチルトの操作情報からパン・チルト操作信号を演算するパン・チルト成分演算部と、
   該振動信号から該パン・チルト操作信号を減算する減算部と、
   を有し、
   該補正レンズ駆動部は、該減算部の出力に基づいて該補正レンズを駆動する、
   ことを特徴とするレンズ装置。
2. 前記検出振動演算部からの前記振動信号および前記パン・チルト成分演算部からのパン・チルト操作信号は、角速度信号又は速度信号であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記検出振動演算部からの前記振動信号および前記パン・チルト成分演算部からのパン・チルト操作信号は、角度信号又は位置信号であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
4. 前記パン及びチルトの操作情報は、前記支持体の操作角であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
5. 前記支持体が出力する操作情報からパン速度及びチルト速度を演算するパン・チルト速度演算部を有し、
   前記パン・チルト速度演算部で演算されたパン速度がパン速度閾値以上またはチルト速度がチルト速度閾値以上のときは、該補正レンズ駆動部は前記補正レンズを駆動しない、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
6. 前記パン速度閾値及び前記チルト速度閾値を任意の値に設定する閾値設定部を有することを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
7. 撮像素子を有するカメラ本体と、
   被写体からの光束を該撮像素子に導く、請求項１乃至６いずれか１項に記載のレンズ装置と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。

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