JP2014092756A - Image shake correcting device, optical equipment comprising the same, imaging device, and control method of image shake correcting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置の振れに起因する像振れを補正する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for correcting image shake caused by shake of an imaging apparatus.
従来、像振れ補正機能は、装置の振れを検出して、この振れに起因する画像振れを補正するように移動可能な像振れ補正部材(像振れ補正レンズ及びその保持部材)を、振れ量をキャンセルする方向に動かして行われる。 Conventionally, an image blur correction function detects an image blur of an apparatus, and moves an image blur correction member (an image blur correction lens and its holding member) movable so as to correct an image blur caused by the blur. It is done by moving in the direction to cancel.
一方、従来より、いわゆる画素ずらし技術を用いた撮像装置がすでに提案されている。この技術では、結像光学系により形成された被写体像と、この被写体像を光電変換する撮像素子との相対位置を微小変化させながら複数回の撮影を行って複数組の画像信号を得、この複数組の画像信号を所定の方法で合成することにより高精細な画像を得る。この画素ずらしの先行技術文献としては、例えば以下のものが知られている。 On the other hand, an imaging apparatus using a so-called pixel shift technique has already been proposed. In this technology, multiple sets of image signals are obtained by performing multiple shootings while slightly changing the relative position between the subject image formed by the imaging optical system and the image sensor that photoelectrically converts the subject image. A high-definition image is obtained by combining a plurality of sets of image signals by a predetermined method. For example, the following are known as prior art documents for pixel shifting.
特許文献1では、撮像光学系前方の可変頂角プリズムを像振れ信号と画素ずらし信号に基づいて駆動し、撮像素子上の光学像を平行偏心させて、像振れ補正による画像ぶれの解消と画素ずらしによる画像の高精細化を同時に達成している。また、撮像光学系の焦点距離が所定値以上の時は画素ずらし制御を禁止する旨の開示がなされている。 In Patent Document 1, a variable apex prism in front of an image pickup optical system is driven based on an image blur signal and a pixel shift signal, and an optical image on the image sensor is decentered in parallel to eliminate image blur due to image blur correction and a pixel. At the same time, high-definition images are achieved by shifting. Further, it is disclosed that pixel shift control is prohibited when the focal length of the imaging optical system is equal to or greater than a predetermined value.
また、特許文献2では、撮像条件として絞り値および露光秒時の組み合わせを決定する露出制御条件設定手段の設定状態に応じて、画素ずらしを行う回数を変更するなどの動作を変更する旨の開示がなされている。 Further, Patent Document 2 discloses that the operation such as changing the number of pixel shifts is changed according to the setting state of the exposure control condition setting unit that determines the combination of the aperture value and the exposure time as the imaging condition. Has been made.
特許文献1及び特許文献2に記載される方法は、ある特定の理想的な条件下では、画素ずらしに対する像振れ補正部材の駆動精度が高く、効果を発揮する。この特定の理想的な条件とは、撮像装置が大きく振られ大きな加速度外乱が加わっていないなどの条件である。 The methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are highly effective in driving the image blur correction member with respect to pixel shifting under certain ideal conditions. This specific ideal condition is a condition in which the imaging apparatus is shaken greatly and no large acceleration disturbance is applied.
しかし実際には、手持ち撮影しながら、画素ずらしを行う場合を考えると、撮影者がパン、チルト動作を行ったり、撮像装置を急峻に動かしたりする場合が存在し、そのような場合に、画素ずらしのために非常に微小な距離だけ駆動することが困難である。また、像振れ補正のためのレンズ駆動に加えて、画素ずらしのために駆動信号に微小距離だけステップ状にオフセットをかけるなどを行う必要があり、画素ずらし動作のために撮影が完了するまでに時間がかかり速写性が落ちてしまうなどの問題がある。 However, considering the case of shifting pixels while hand-held shooting, there are cases where the photographer performs pan and tilt operations or moves the imaging device sharply. It is difficult to drive only a very small distance for shifting. In addition to driving the lens for image blur correction, it is necessary to offset the drive signal in steps by a minute distance for pixel shifting, and until the shooting is completed for the pixel shifting operation. There are problems such as time-consuming and slow speed.
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、像振れ補正部材を用いて画素ずらしを行う場合に、露光処理の遅れを招くことなく、精度よく画素ずらしを行えるようにすることである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to perform pixel shifting with high accuracy without causing a delay in exposure processing when pixel shifting is performed using an image blur correction member. It is to be.
本発明に係わる像振れ補正装置は、振れに応じて移動することで撮像面上の像振れを補正する像振れ補正部材と、前記像振れ補正部材の移動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記像振れ補正部材を撮像素子の画素に応じて所定量移動させながら複数の画像を得る際に、前記像振れ補正部材の補正残り量を前記所定量に一致させることを特徴とする。 An image shake correction apparatus according to the present invention includes an image shake correction member that corrects an image shake on the imaging surface by moving in accordance with the shake, and a control unit that controls movement of the image shake correction member. The control unit is configured to match a remaining correction amount of the image shake correction member with the predetermined amount when obtaining a plurality of images while moving the image shake correction member by a predetermined amount according to pixels of the image sensor. And
本発明によれば、像振れ補正部材を用いて画素ずらしを行う場合に、露光処理の遅れを招くことなく、精度よく画素ずらしを行うことが可能となる。 According to the present invention, when performing pixel shift using an image blur correction member, it is possible to perform pixel shift with high accuracy without causing a delay in exposure processing.
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係わる撮像装置の機能構成例を示すブロック図である。本実施形態において撮像装置はデジタルスチルカメラであるが、動画撮影機能を有していてもよい。なお、本発明の実施形態において、「画素ずらし」とは、被写体像を光電変換する撮像素子との相対位置の微小を利用して複数回の撮影を行って複数組の画像信号を得、この複数組の画像信号を所定の方法で合成することにより高精細な画像を得ることとする。特に、被写体像を光電変換する撮像素子との相対位置の微小変化を利用した複数回の撮影を行うための像振れ補正部材(像振れ補正レンズなど)の制御方法とする。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration example of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the imaging apparatus is a digital still camera, but may have a moving image shooting function. In the embodiment of the present invention, “pixel shift” means that a plurality of sets of image signals are obtained by shooting a plurality of times using a minute relative position with respect to an image sensor that photoelectrically converts a subject image. A high-definition image is obtained by combining a plurality of sets of image signals by a predetermined method. In particular, a method of controlling an image blur correction member (such as an image blur correction lens) for performing a plurality of shootings using a minute change in relative position with an image sensor that photoelectrically converts a subject image.
ズームユニット101は、結像光学系を構成する、倍率が可変な撮影レンズの一部であり、撮影レンズの倍率を変更するズームレンズを含んでいる。ズーム駆動部102は、制御部119の制御に従ってズームユニット101を駆動する。像振れ補正部材としての像振れ補正レンズ103は、撮影レンズの光軸に直交する方向に移動可能に構成されている。像振れ補正レンズ駆動部104は、像振れ補正レンズ103の駆動を制御する。 The zoom unit 101 is a part of a photographic lens having a variable magnification, which forms an imaging optical system, and includes a zoom lens that changes the magnification of the photographic lens. The zoom drive unit 102 drives the zoom unit 101 according to the control of the control unit 119. The image blur correction lens 103 as an image blur correction member is configured to be movable in a direction perpendicular to the optical axis of the photographing lens. The image blur correction lens driving unit 104 controls driving of the image blur correction lens 103.
絞り・シャッタユニット105は、絞り機能を有するメカニカルシャッタである。絞り・シャッタ駆動部106は、制御部119の制御に従って絞り・シャッタユニット105を駆動する。フォーカスレンズ107は撮影レンズの一部であり、撮影レンズの光軸に沿って位置を変更可能に構成される。フォーカス駆動部108は、制御部119の制御に従ってフォーカスレンズ107を駆動する。 The aperture / shutter unit 105 is a mechanical shutter having an aperture function. The aperture / shutter driving unit 106 drives the aperture / shutter unit 105 according to the control of the control unit 119. The focus lens 107 is a part of the photographing lens, and is configured to be able to change its position along the optical axis of the photographing lens. The focus driving unit 108 drives the focus lens 107 according to the control of the control unit 119.
撮像部109は、撮影レンズにより結像される光学像を、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどの撮像素子を用いて画素単位の電気信号に変換する。撮像信号処理部110は、撮像部109から出力された電気信号に対して、A/D変換、相関二重サンプリング、ガンマ補正、ホワイトバランス補正、色補間処理等を行い、映像信号に変換する。映像信号処理部111は、撮像信号処理部110から出力された映像信号を、用途に応じて加工する。具体的には、映像信号処理部111は、表示用の映像を生成したり、記録用に符号化処理やデータファイル化を行ったりする。 The imaging unit 109 converts an optical image formed by the photographing lens into an electrical signal in pixel units using an imaging element such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor. The imaging signal processing unit 110 performs A / D conversion, correlated double sampling, gamma correction, white balance correction, color interpolation processing, and the like on the electrical signal output from the imaging unit 109 and converts the electrical signal into a video signal. The video signal processing unit 111 processes the video signal output from the imaging signal processing unit 110 according to the application. Specifically, the video signal processing unit 111 generates a video for display or performs an encoding process or a data file for recording.
表示部112は、映像信号処理部111が出力する表示用の映像信号に基づいて、必要に応じて画像表示を行う。電源部115は、撮像装置全体に、用途に応じて電源を供給する。外部入出力端子部116は、外部装置との間で通信信号及び映像信号を入出力する。操作部117は撮像装置にユーザが指示を与えるためのボタンやスイッチなどを有する。記憶部118は、映像情報など様々なデータを記憶する。制御部119は例えばCPU、ROM、RAMを有し、ROMに記憶された制御プログラムをRAMに展開してCPUで実行することによって撮像装置の各部を制御し、以下に説明する様々な動作を含む撮像装置の動作を実現する。 The display unit 112 displays an image as necessary based on the video signal for display output from the video signal processing unit 111. The power supply unit 115 supplies power to the entire imaging apparatus according to the application. The external input / output terminal unit 116 inputs / outputs communication signals and video signals to / from external devices. The operation unit 117 includes buttons and switches for the user to give instructions to the imaging apparatus. The storage unit 118 stores various data such as video information. The control unit 119 includes, for example, a CPU, a ROM, and a RAM. The control unit 119 controls each unit of the imaging apparatus by developing a control program stored in the ROM and executing the control program on the RAM, and includes various operations described below. The operation of the imaging device is realized.
操作部117には、押し込み量に応じて第1スイッチ(SW1)および第2スイッチ(SW2)が順にオンするように構成されたレリーズボタンが含まれる。レリーズボタンが約半分押し込まれたときにレリーズスイッチSW1がオンし、レリーズボタンが最後まで押し込まれたときにレリーズスイッチSW2がオンする。 The operation unit 117 includes a release button configured such that the first switch (SW1) and the second switch (SW2) are sequentially turned on according to the amount of pressing. The release switch SW1 is turned on when the release button is depressed approximately half, and the release switch SW2 is turned on when the release button is pushed down to the end.
レリーズスイッチSW1がオンすると、制御部119が例えば映像信号処理部111が表示部112に出力する表示用の映像信号に基づくAF評価値に基づいてフォーカス駆動部108を制御することにより自動焦点検出を行う。また、制御部119は映像信号の輝度情報と例えば予め定められたプログラム線図に基づいて適切な露光量を得るための絞り値及びシャッタスピードを決定するAE処理を行う。レリーズスイッチSW2がオンされると、制御部119は決定した絞り及びシャッタ速度で撮影を行い、撮像部109で得られた画像データを記憶部118に記憶するように各部を制御する。 When the release switch SW1 is turned on, the control unit 119 controls the focus driving unit 108 based on the AF evaluation value based on the display video signal output from the video signal processing unit 111 to the display unit 112, for example, thereby performing automatic focus detection. Do. Further, the control unit 119 performs AE processing for determining an aperture value and a shutter speed for obtaining an appropriate exposure amount based on luminance information of the video signal and, for example, a predetermined program diagram. When the release switch SW2 is turned on, the control unit 119 performs imaging with the determined aperture and shutter speed, and controls each unit so that the image data obtained by the imaging unit 109 is stored in the storage unit 118.
操作部117には、像振れ補正モードを選択可能にする選択スイッチが含まれる。選択スイッチにより像振れ補正モードが選択されると、制御部119が像振れ補正レンズ駆動部104に像振れ補正動作を指示し、これを受けた像振れ補正レンズ駆動部104が像振れ補正オフの指示がなされるまで像振れ補正動作を行う。また、操作部117には、静止画撮影モードと動画撮影モードとのうちの一方を選択可能な撮時モード選択スイッチが含まれており、それぞれの撮影モードにおいて像振れ補正レンズ駆動部104の動作条件を変更することができる。 The operation unit 117 includes a selection switch that allows the image blur correction mode to be selected. When the image blur correction mode is selected by the selection switch, the control unit 119 instructs the image blur correction lens driving unit 104 to perform an image blur correction operation, and the image blur correction lens driving unit 104 that has received this instruction turns the image blur correction off. The image blur correction operation is performed until instructed. Further, the operation unit 117 includes a shooting mode selection switch that can select one of a still image shooting mode and a moving image shooting mode, and the operation of the image blur correction lens driving unit 104 in each shooting mode. Conditions can be changed.
また、操作部117には撮像素子の撮像面上で画素ずらしを行うか否かを設定する画素ずらし設定スイッチが含まれ、設定が画素ずらし設定部211(図2参照)に通知される。また、操作部117には再生モードを選択するための再生モード選択スイッチも含まれており、再生モード時には像振れ補正動作を停止する。 In addition, the operation unit 117 includes a pixel shift setting switch for setting whether to perform pixel shift on the imaging surface of the image sensor, and the setting is notified to the pixel shift setting unit 211 (see FIG. 2). The operation unit 117 also includes a playback mode selection switch for selecting a playback mode, and stops the image blur correction operation in the playback mode.
操作部117には、またズーム倍率変更の指示を行う倍率変更スイッチが含まれる。倍率変更スイッチによりズーム倍率変更の指示があると、制御部119を介して指示を受けたズーム駆動部102がズームユニット101を駆動して、指示されたズーム位置にズームユニット101を移動させる。 The operation unit 117 also includes a magnification change switch for giving an instruction to change the zoom magnification. When there is an instruction to change the zoom magnification using the magnification change switch, the zoom driving unit 102 that has received the instruction via the control unit 119 drives the zoom unit 101 to move the zoom unit 101 to the instructed zoom position.
(像振れ補正レンズ駆動部104の構成)
図2は、像振れ補正レンズ駆動部104の機能構成例を示すブロック図である。
(Configuration of image shake correction lens driving unit 104)
FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration example of the image blur correction lens driving unit 104.
第1振動検出センサ201は、例えば角速度センサであり、通常姿勢(画像の長さ方向が水平方向とほぼ一致する姿勢)における、撮像装置の垂直方向(ピッチ方向)の振動を検出する。第2振動検出センサ202は例えば角速度センサであり、通常姿勢における撮像装置の水平方向(ヨー方向)の振動を検出する。第1及び第2像振れ補正制御部203,204はそれぞれピッチ方向、ヨー方向における像振れ補正レンズの補正位置制御信号を出力し、像振れ補正レンズの駆動を制御する。 The first vibration detection sensor 201 is, for example, an angular velocity sensor, and detects vibration in the vertical direction (pitch direction) of the imaging apparatus in a normal posture (a posture in which the length direction of the image substantially matches the horizontal direction). The second vibration detection sensor 202 is an angular velocity sensor, for example, and detects vibration in the horizontal direction (yaw direction) of the imaging apparatus in a normal posture. The first and second image blur correction controllers 203 and 204 output correction position control signals for the image blur correction lens in the pitch direction and the yaw direction, respectively, and control the driving of the image blur correction lens.
第1レンズ位置制御部205は、第1像振れ補正制御部203からのピッチ方向での補正位置制御信号と、第1ホール素子209からの像振れ補正レンズ103のピッチ方向での位置情報とから、フィードバック制御によって第1ドライブ部207を駆動する。同様に、第2レンズ位置制御部206は、第2像振れ補正制御部204からのヨー方向での補正位置制御信号と、第2ホール素子210からの像振れ補正レンズのヨー方向での位置情報とから、フィードバック制御によって第2ドライブ部208を駆動する。 The first lens position control unit 205 is based on the correction position control signal in the pitch direction from the first image blur correction control unit 203 and the position information in the pitch direction of the image blur correction lens 103 from the first Hall element 209. The first drive unit 207 is driven by feedback control. Similarly, the second lens position control unit 206 includes a correction position control signal in the yaw direction from the second image blur correction control unit 204 and position information in the yaw direction of the image blur correction lens from the second Hall element 210. Therefore, the second drive unit 208 is driven by feedback control.
また画素ずらし設定部211は、撮影者により操作部117で画素ずらしを行う設定が行われるときに、画素ずらし制御部212に、画素ずらしのための第1、第2像振れ補正制御部203、204の像振れ補正レンズ目標位置の演算パラメータの変更を通知する。また、第1、第2レンズ位置制御部205、206の制御パラメータ変更を通知する。 In addition, the pixel shift setting unit 211 has the pixel shift control unit 212 set the first and second image blur correction control units 203 for pixel shift when the photographer performs setting to perform pixel shift using the operation unit 117. A change in calculation parameter of the image blur correction lens target position 204 is notified. In addition, the control parameter change of the first and second lens position control units 205 and 206 is notified.
また、露光タイミング決定部213は第1、第2レンズ位置制御部205、206内で演算されるレンズ目標位置と第1、第2ホール素子209、210の実位置との偏差、もしくは、撮像部119により得られたスルー画からの像移動量を用いて、露光のタイミング信号を生成し、撮像部109へ通知する。 Further, the exposure timing determination unit 213 is a deviation between the lens target position calculated in the first and second lens position control units 205 and 206 and the actual position of the first and second Hall elements 209 and 210, or an imaging unit. An exposure timing signal is generated using the image movement amount from the through image obtained in step 119, and is notified to the imaging unit 109.
なお、ドライブ部の駆動方向としては必ずしもピッチ、ヨー方向のみとは限らない。たとえばピッチ、ヨー方向の振れを検出するのに対して補正軸方向が所定角度(たとえば45度)傾いていてもよい。また、アクチュエータを3つ以上有していても、ピッチ、ヨー方向の振れに対応するように補正量演算すれば良い。また、撮影光学系の光路が折れ曲がっている場合は、必ずしも振れ検出方向と補正軸方向は一致しないため、光路の折れ曲がり前後での対応が取れるようにする。 Note that the drive direction of the drive unit is not necessarily limited to the pitch and yaw directions. For example, the correction axis direction may be inclined by a predetermined angle (for example, 45 degrees) while the pitch and yaw shakes are detected. Even if three or more actuators are provided, the correction amount may be calculated so as to correspond to the fluctuation in the pitch and yaw directions. In addition, when the optical path of the photographing optical system is bent, the shake detection direction and the correction axis direction do not necessarily coincide with each other, so that it is possible to take measures before and after the optical path is bent.
(像振れ補正駆動部104の動作)
次に、図2に示す像振れ補正駆動部104による像振れ補正レンズ103の駆動制御動作について説明する。
(Operation of Image Blur Correction Drive Unit 104)
Next, the drive control operation of the image blur correction lens 103 by the image blur correction drive unit 104 shown in FIG. 2 will be described.
第1及び第2像振れ補正制御部203,204には、第1及び第2振動センサ201,202から、撮像装置のピッチ方向、ヨー方向の振れを表す振れ信号(角速度信号)が供給される。第1及び第2像振れ補正制御部203,204はこの振れ信号に基づいて、ピッチ方向及びヨー方向に像振れ補正レンズ103を駆動する補正位置制御信号をそれぞれ生成し、第1及び第2レンズ位置制御部205,206に出力する。 The first and second image shake correction controllers 203 and 204 are supplied with shake signals (angular velocity signals) representing shakes in the pitch direction and yaw direction of the imaging device from the first and second vibration sensors 201 and 202. . Based on the shake signals, the first and second image shake correction control units 203 and 204 generate correction position control signals for driving the image shake correction lens 103 in the pitch direction and the yaw direction, respectively. The data is output to the position controllers 205 and 206.
第1及び第2ホール素子209,210(位置検出部)は、像振れ補正レンズ103に設けられた磁石による磁場の強さに応じた電圧を有する信号を、像振れ補正レンズ103のピッチ方向及びヨー方向における位置情報として出力する。位置情報は第1及び第2レンズ位置制御部205,206に供給される。第1及び第2レンズ位置制御部205,206は、第1及び第2ホール素子209,210からの信号値が、第1及び第2像振れ補正制御部203,204からの補正位置制御信号値に収束するよう、第1及び第2ドライブ部207,208を駆動しながらフィードバック制御する。 The first and second Hall elements 209 and 210 (position detection units) output a signal having a voltage corresponding to the strength of the magnetic field generated by the magnet provided in the image blur correction lens 103 to the pitch direction of the image blur correction lens 103 and Output as position information in the yaw direction. The position information is supplied to the first and second lens position control units 205 and 206. In the first and second lens position control units 205 and 206, the signal values from the first and second Hall elements 209 and 210 are the corrected position control signal values from the first and second image blur correction control units 203 and 204, respectively. Feedback control is performed while driving the first and second drive units 207 and 208 so as to converge.
なお、第1及び第2ホール素子209,210から出力される位置信号値にはばらつきがあるため、所定の補正位置制御信号に対して像振れ補正レンズ103が所定の位置に移動するように、第1及び第2ホール素子209,210の出力調整を行う。 Since the position signal values output from the first and second Hall elements 209 and 210 vary, the image blur correction lens 103 moves to a predetermined position with respect to a predetermined correction position control signal. The output of the first and second Hall elements 209 and 210 is adjusted.
第1及び第2像振れ補正制御部203,204は、第1及び第2振動センサ201,202からの振れ情報に基づき、画像振れを打ち消すように像振れ補正レンズ103の位置を移動させる補正位置制御信号をそれぞれ出力する。例えば、第1及び第2像振れ補正制御部203,204は、振れ情報(角速度信号)にフィルタ処理等を行うことにより補正位置制御信号を生成することができる。以上の動作により、撮影時に像振れ等の振動が撮像装置に存在しても、ある程度の振動までは画像振れを防止できる。また、第1及び第2像振れ補正制御部203,204は、第1及び第2振動センサ201,202からの振れ情報と、第1及び第2ホール素子209,210の出力に基づいて、撮像装置のパンニング状態を検出し、パンニング制御を行う。 The first and second image shake correction control units 203 and 204 are correction positions that move the position of the image shake correction lens 103 so as to cancel the image shake based on the shake information from the first and second vibration sensors 201 and 202. Control signals are output respectively. For example, the first and second image blur correction controllers 203 and 204 can generate a corrected position control signal by performing filter processing or the like on shake information (angular velocity signal). With the above operation, even if vibration such as image shake exists in the imaging apparatus during shooting, image shake can be prevented up to a certain level. The first and second image shake correction control units 203 and 204 capture images based on shake information from the first and second vibration sensors 201 and 202 and outputs from the first and second Hall elements 209 and 210. The panning state of the apparatus is detected and panning control is performed.
さらに画素ずらし設定部211は撮影者により操作部117によって画素ずらし設定がなされた時、画素ずらしモードに設定し、画素ずらし制御部212へ画素ずらしモードを指示する。画素ずらし制御部212は、第1、第2像振れ補正制御部203、204及び、第1、第2レンズ位置制御部205、206へ制御パラメータ変更の指示を通知する。 (像振れ補正機構)
図3は、像振れ補正レンズ103、像振れ補正駆動部104、絞り・シャッタユニット105、絞り・シャッタ駆動部106に相当する像振れ補正機構の具体的構成例を示す分解斜視図である。
Further, the pixel shift setting unit 211 sets the pixel shift mode when the photographer sets the pixel shift by the operation unit 117, and instructs the pixel shift control unit 212 to enter the pixel shift mode. The pixel shift control unit 212 notifies the first and second image blur correction control units 203 and 204 and the first and second lens position control units 205 and 206 of an instruction to change the control parameter. (Image blur correction mechanism)
FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a specific configuration example of an image shake correction mechanism corresponding to the image shake correction lens 103, the image shake correction drive unit 104, the aperture / shutter unit 105, and the aperture / shutter drive unit 106.
ベース部材301は像振れ補正機構の基台であり、絞り・シャッタユニット105及びNDフィルタ機構もベース部材301に固定される。ベース部材301には一体的に2つのフォロワピン302及び不図示の可動フォロワピンが設けられ、ベース部材301の径方向外側にある不図示のカム筒の3本のカム溝にこれら3つのフォロワピンが嵌合し、カム溝に沿って光軸方向に進退するように構成される。像振れ補正レンズ103はホルダ316に不図示のカシメ爪によって保持されている。 The base member 301 is a base of an image blur correction mechanism, and the aperture / shutter unit 105 and the ND filter mechanism are also fixed to the base member 301. The base member 301 is integrally provided with two follower pins 302 and a movable follower pin (not shown), and these three follower pins are fitted into three cam grooves of a cam cylinder (not shown) on the radially outer side of the base member 301. And is configured to advance and retreat in the optical axis direction along the cam groove. The image blur correction lens 103 is held by a holder 316 with a crimping claw (not shown).
レンズカバー303は像振れ補正レンズ103を通過する光束を制限する開口部を備える。また、側面に伸びた3カ所の腕部304それぞれに開口305が設けられており、ホルダ316の側面3カ所に設けられた突起315と嵌合することによりホルダに一体的に保持される。ホルダには前述した磁石312,313が一体的に保持されている。 The lens cover 303 includes an opening that restricts the light beam that passes through the image blur correction lens 103. In addition, an opening 305 is provided in each of the three arm portions 304 extending on the side surface, and is held integrally with the holder by fitting with protrusions 315 provided on the three side surfaces of the holder 316. The above-described magnets 312 and 313 are integrally held by the holder.
ホルダ316は3つのボール307を介してベース部材301に圧接されており、ボール307が転がることにより光軸に垂直な面内の任意方向に移動可能である。ボール307でホルダ316を保持する構成は、ガイドバーでホルダをガイドする構成より微小な振幅で、かつ高周期の振動を実現できるため、高画素数の撮像素子を有する撮像装置においても良好な補正を行うことが可能になる。 The holder 316 is pressed against the base member 301 via three balls 307, and can move in any direction within a plane perpendicular to the optical axis when the balls 307 roll. The configuration in which the holder 316 is held by the ball 307 can realize a vibration with a smaller amplitude and a higher period than the configuration in which the holder is guided by the guide bar. It becomes possible to do.
スラストスプリング314は一端がホルダ316の突起315に係合し、他端がベース部材301の不図示の突起に係合して伸ばされた状態で保持され、ホルダ316をベース部材301に向かって付勢している。ラジアルスプリング317,318はホルダ316の回転を防ぐ。 The thrust spring 314 is held with one end engaged with the protrusion 315 of the holder 316 and the other end engaged with a protrusion (not shown) of the base member 301 and extended, and the holder 316 is attached toward the base member 301. It is fast. The radial springs 317 and 318 prevent the holder 316 from rotating.
樹脂製のボビン310,311の先端には金属製のピンが一体的に構成されており、コイル308,309の端部が絡げられている。フレキシブル基板(FPC)324は、そのランド325がボビン310,311のピンと半田付けなどにより電気的に接続され、コイル308,309に電力を供給する回路を形成している。 Metal pins are integrally formed at the ends of the resin bobbins 310 and 311, and the ends of the coils 308 and 309 are entangled. The flexible substrate (FPC) 324 has a land 325 electrically connected to pins of the bobbins 310 and 311 by soldering or the like, and forms a circuit for supplying power to the coils 308 and 309.
また第1及び第2ホール素子209,210は磁石312,313の近傍に配置され、磁石312,313による磁界を検出する。第1及び第2ホール素子209,210はFPC324に実装され、FPC324を通じて電力が供給されている。 The first and second Hall elements 209 and 210 are disposed in the vicinity of the magnets 312 and 313 and detect the magnetic field generated by the magnets 312 and 313. The first and second Hall elements 209 and 210 are mounted on the FPC 324 and are supplied with power through the FPC 324.
FPC327は絞り・シャッタユニット105及びNDフィルタ駆動部に電力を供給する回路を形成する。FPC324,327は、突起321によってホルダ320に固定される。 The FPC 327 forms a circuit for supplying power to the aperture / shutter unit 105 and the ND filter driving unit. The FPCs 324 and 327 are fixed to the holder 320 by the protrusions 321.
(像振れ補正制御部、位置制御部の構成)
図4は、第1像振れ補正制御部203および第1レンズ位置制御部205の内部構成を示すブロック図である。なお、第2像振れ補正制御部204、第2レンズ位置制御部206も203,205と同一の内部構成を有しているため説明は省略する。
(Configuration of image blur correction control unit and position control unit)
FIG. 4 is a block diagram showing an internal configuration of the first image shake correction control unit 203 and the first lens position control unit 205. Note that the second image shake correction control unit 204 and the second lens position control unit 206 have the same internal configuration as 203 and 205, and thus description thereof is omitted.
図4(a)において、AD変換器401は、第1振動検出センサ201からの振れ情報信号(角速度信号)をデジタル信号に変換する。ハイパスフィルタ(HPF)402は、DC成分をカットするカットオフ周波数変更可能なフィルタである。ローパスフィルタ(LPF)403は、角速度信号を角度信号に変換するためのフィルタである。パンニング/チルティング判定部404は、第1振動検出センサ201による角速度信号及びローパスフィルタ403から出力される像振れ補正レンズの角度目標値の情報によりパンニングあるいはチルティング動作を検出し、HPF402、LPF403のカットオフ周波数を像振れ補正が効きにくくなるように変更するなどの処理を行う。たとえば、パンニング/チルティング判定部404は、パンニングあるいはチルティング動作を検出すると、HPF402のカットオフ周波数を高くして、像振れ補正の追従性を下げることで像振れ補正が効きにくくする。こうすることでパンニングのようなユーザーの意図的な操作に対して像振れ補正を効きにくくする。操作部117の情報から画素ずらし設定部211で画素ずらしを行うか否かを判定し、画素ずらし制御部212へ通知する。画素ずらし設定部211の設定方法は、例えば撮影者が物理的なスイッチ操作により画素ずらしを行うように設定した時などに通知される。画素ずらし制御部212では、画素ずらしのために像振れ補正制御のフィルタ演算のパラメータをパンニング、チルティング判定部404を介して、HPF402、LPF403のカットオフ周波数を高く変更する。 4A, an AD converter 401 converts a shake information signal (angular velocity signal) from the first vibration detection sensor 201 into a digital signal. A high-pass filter (HPF) 402 is a filter capable of changing a cutoff frequency for cutting a DC component. A low-pass filter (LPF) 403 is a filter for converting an angular velocity signal into an angle signal. The panning / tilting determination unit 404 detects a panning or tilting operation based on the angular velocity signal from the first vibration detection sensor 201 and the information on the angle target value of the image blur correction lens output from the low-pass filter 403, and the HPF 402 and the LPF 403. Processing such as changing the cutoff frequency so that image blur correction is less effective is performed. For example, when the panning / tilting determination unit 404 detects a panning or tilting operation, the cutoff frequency of the HPF 402 is increased to reduce the followability of the image blur correction so that the image blur correction is less effective. This makes it difficult to perform image blur correction for a user's intentional operation such as panning. The pixel shift setting unit 211 determines from the information of the operation unit 117 whether or not to perform pixel shift, and notifies the pixel shift control unit 212 of the determination. The setting method of the pixel shift setting unit 211 is notified, for example, when the photographer sets to perform pixel shift by a physical switch operation. The pixel shift control unit 212 pans the filter calculation parameters for image blur correction control and shifts the cutoff frequencies of the HPF 402 and LPF 403 high via the tilting determination unit 404 for pixel shift.
図4(b)はレンズ位置制御部の内部構成を示すブロック図である。第1、第2レンズ位置制御部205、206は、変更可能な積分補償部(Ki)504、比例補償部(Kp)505、微分補償部(Kd)506を有する。また、第1、第2レンズ位置制御部205、206は、遅延演算器503、508、加算器507を有する。画素ずらし制御器からの指令502により積分補償器の係数504を画素ずらし時には通常よりも小さな値に設定する。このように、画素ずらし時に、像振れ補正制御部のHPF402およびLPF403のカットオフ周波数を高く変更する或いは、レンズ位置制御部の積分補償係数Ki504を小さく設定するのは、本実施形態では画素ずらしに像振れ補正の揺れ残りを利用するため、わざと像振れ補正の効果を弱めて揺れ残りを生じさせるためである。 FIG. 4B is a block diagram showing the internal configuration of the lens position control unit. The first and second lens position controllers 205 and 206 have a changeable integral compensator (Ki) 504, a proportional compensator (Kp) 505, and a differential compensator (Kd) 506. The first and second lens position controllers 205 and 206 include delay calculators 503 and 508 and an adder 507. In accordance with a command 502 from the pixel shift controller, the integral compensator coefficient 504 is set to a smaller value than usual when the pixel shift is performed. As described above, when the pixel shift is performed, the cutoff frequency of the HPF 402 and the LPF 403 of the image blur correction control unit is changed to be high, or the integral compensation coefficient Ki504 of the lens position control unit is set to be small in this embodiment. This is because the image blur correction effect is intentionally used, and the image blur correction effect is intentionally weakened to cause the image blur correction.
第1像振れ補正制御部203からの目標位置501と第1ホール素子209からの位置情報の差分(偏差)をこれらのPID制御部で処理した後に、像振れ補正レンズの駆動信号として第1ドライブ部207に出力する。 After the difference (deviation) between the target position 501 from the first image blur correction control unit 203 and the position information from the first hall element 209 is processed by these PID control units, the first drive is used as a drive signal for the image blur correction lens. Output to the unit 207.
以上のように構成された撮像装置において行われる画素ずらし動作のための像振れ補正レンズ駆動動作について、図5〜5C、図6A〜6Eを参照して説明する。 An image blur correction lens driving operation for pixel shift operation performed in the imaging apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. 5 to 5C and FIGS. 6A to 6E.
図5A〜5Cは本実施形態の撮像装置において行われる画素ずらし駆動の手順を示すフローチャートである。図6は本実施形態の画素ずらし駆動指令値の一例を示す図である。 5A to 5C are flowcharts illustrating a procedure of pixel shift driving performed in the imaging apparatus of the present embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a pixel shift drive command value according to the present embodiment.
まず、撮像装置の電源がオンされる(S101)と、操作部117に対してユーザによって像振れ補正モードがオンに設定されているか否かを判定する(S102)。その結果、像振れ補正モードがオフに設定されているならば、ステップS103へ進む。ステップS103では、像振れ補正制御は行わず、像振れ補正レンズが光軸中心位置に固定される。その後ステップS105へ移行する。 First, when the power of the imaging apparatus is turned on (S101), it is determined whether or not the image blur correction mode is set on by the user with respect to the operation unit 117 (S102). As a result, if the image blur correction mode is set to OFF, the process proceeds to step S103. In step S103, image blur correction control is not performed, and the image blur correction lens is fixed at the optical axis center position. Thereafter, the process proceeds to step S105.
ステップS105へ移行した後、ステップ107にてシャッタレリーズボタンの第1スイッチがオンとなるSW1の状態検知を行い、SW1がオフのときには、SW1がオンになるまで状態検知の判定を繰り返す。一方、ステップS107にてSW1がオンとなったならばステップS108へ進む。ステップS108では被写体輝度を測定し、ステップS109にて焦点状態を検出する。ステップS110にて、所定の露出制御プログラム線図に従って撮像素子の像信号蓄積時間や絞り制御値を演算する。 After shifting to step S105, the state detection of SW1 in which the first switch of the shutter release button is turned on is detected in step 107. When SW1 is off, the state detection determination is repeated until SW1 is turned on. On the other hand, if SW1 is turned on in step S107, the process proceeds to step S108. In step S108, the subject brightness is measured, and the focus state is detected in step S109. In step S110, the image signal accumulation time and aperture control value of the image sensor are calculated according to a predetermined exposure control program diagram.
ステップS111では、画素ずらし設定部211にて像振れ補正レンズを所定量移動させて撮像を行う画素ずらしモードがONになっているかを判定する。オンになっていれば、上記した像振れ補正制御目標値算出のためのフィルタ係数変更、及びレンズ位置制御のパラメータ変更を行う(S112)。 In step S111, the pixel shift setting unit 211 determines whether the pixel shift mode for performing imaging by moving the image blur correction lens by a predetermined amount is ON. If it is on, the filter coefficient for calculating the image blur correction control target value and the parameter for lens position control are changed (S112).
ステップS113にて画像信号保存数のカウンタCNTを0に初期化した後、ステップS114にてレリーズボタンSW2の状態検知を行う。そして、SW2がオフの時には、再度ステップS108に戻り、各種設定をした後にSW2がオンになるまで動作を繰り返し実行する。SW2がオンになるとステップS116にて像振れ補正レンズの位置信号が予め設定された所定値だけずれているかを検出する。像振れ補正制御がOFFの場合には、像振れ補正レンズは中央固定のため、像振れ補正レンズの目標値が、ブレ残りそのものになる。そのため像振れ補正レンズ目標位置が、所定位置だけズレたのを検出すると(ステップS116にてYES)、ステップS117にて撮像素子を駆動し、撮像素子の電荷蓄積、及び蓄積した電荷の転送、読み出し制御を行う。ここで、本実施形態の像振れ補正残りを利用した露光を行う(図6を用いて後述する)。即ち、像振れ補正残り量を演算し、この補正残りが所定値(例えば1画素ピッチ相当)ずれたのを検出して、露光を行うことで、画素ずらしと同様の効果を得ることができる。 After the counter CNT of the number of stored image signals is initialized to 0 in step S113, the state of the release button SW2 is detected in step S114. When SW2 is off, the process returns to step S108 again, and after various settings are made, the operation is repeated until SW2 is turned on. When SW2 is turned on, it is detected in step S116 whether the position signal of the image blur correction lens is shifted by a predetermined value. When the image blur correction control is OFF, the image blur correction lens is fixed at the center, so that the target value of the image blur correction lens becomes the blur remaining itself. For this reason, when it is detected that the image blur correction lens target position has shifted by a predetermined position (YES in step S116), the image sensor is driven in step S117, charge accumulation of the image sensor, and transfer and reading of the accumulated charge are performed. Take control. Here, exposure using the image blur correction remainder of this embodiment is performed (described later with reference to FIG. 6). That is, by calculating the remaining amount of image blur correction, detecting that the remaining correction amount has shifted by a predetermined value (e.g., corresponding to one pixel pitch), and performing exposure, the same effect as pixel shifting can be obtained.
ステップS118では、ステップS117で読み出した画像信号を記憶部118に一時記憶する。ステップS119で、画像信号保存数カウンタCNTに1を加え更新する。ステップS120ではカウンタCNTが所定枚数に達したか否かを判定する。そしてカウンタCNTが所定値に達していない場合にはステップS115に戻り画素ずらし制御を続行する。 In step S118, the image signal read in step S117 is temporarily stored in the storage unit 118. In step S119, the image signal storage number counter CNT is incremented by 1 and updated. In step S120, it is determined whether or not the counter CNT has reached a predetermined number. If the counter CNT has not reached the predetermined value, the process returns to step S115 to continue the pixel shift control.
ステップS120でカウンタCNTが所定枚数に達したらステップS121へ移行する。ステップS121では、画素ずらしで得た複数の画像信号を合成し、1つの高精細画像を作成する。ステップS122では上記ステップで作成した画像をメモリに保存する。 When the counter CNT reaches the predetermined number in step S120, the process proceeds to step S121. In step S121, a plurality of image signals obtained by pixel shifting are combined to create one high-definition image. In step S122, the image created in the above step is stored in the memory.
以上で撮影動作が終了し、ステップS105へ戻る。ステップS107でスイッチSW1がオンであれば以降の動作を繰り返す。 Thus, the shooting operation is completed, and the process returns to step S105. If the switch SW1 is on in step S107, the subsequent operations are repeated.
一方、ステップS111で画素ずらしモードがONでない場合には、ステップS123に移行する。ステップS123ではSW2がオンであるかを検出し、OFFの場合には、ステップS108へ戻り以降の動作を続行する。ステップS123でSW2がONの場合には、画素ずらしは行わないので通常通り、ステップS124で撮像素子を駆動し、撮像素子の電荷蓄積、及び蓄積した電荷の転送、読み出し制御を行う。ステップS125で画像をメモリに記録して、撮影動作を終了する。 On the other hand, if the pixel shift mode is not ON in step S111, the process proceeds to step S123. In step S123, it is detected whether SW2 is on. If it is off, the process returns to step S108 to continue the subsequent operations. If SW2 is ON in step S123, pixel shifting is not performed, and the image sensor is driven in step S124 as usual, and charge storage of the image sensor, and transfer and readout control of the accumulated charge are performed. In step S125, the image is recorded in the memory, and the shooting operation is terminated.
以上が像振れ補正モードがOFFの場合の画素ずらしの動作フローである。 The above is an operation flow of pixel shifting when the image blur correction mode is OFF.
一方で、ステップS102で像振れ補正モードがONの場合には、ステップS104へ移行する。ステップS104では、振動センサ201,202の像振れ情報を基に像振れ補正制御を行い、ステップS106に移行する。S106以降の動作はS105以降の動作とほぼ同じであるため、異なる個所のみ説明する。 On the other hand, if the image blur correction mode is ON in step S102, the process proceeds to step S104. In step S104, image blur correction control is performed based on the image blur information of the vibration sensors 201 and 202, and the process proceeds to step S106. Since the operation after S106 is almost the same as the operation after S105, only different points will be described.
ステップS111にて画素ずらしモードがONの場合に、ステップS114でスイッチSW2がオンになった場合、像振れ補正のための像振れ補正レンズの駆動を行う。そのため、像振れ補正のブレ残りが画素ずらし量に相当するため、この像振れ補正のブレ残りが所定値だけズレるのを検出して露光を開始する。 When the pixel shift mode is ON in step S111 and the switch SW2 is turned on in step S114, the image blur correction lens for image blur correction is driven. For this reason, the image blur correction blur remaining corresponds to the pixel shift amount, and therefore, the exposure is started by detecting that the image blur correction blur shift is shifted by a predetermined value.
次に図6を用いて、本実施形態の像振れ補正残りを利用した画素ずらしの信号の一例を説明する。図6(a)は、像振れ補正制御中の像振れ補正レンズの目標位置と、実レンズ位置の波形を示している。図6(b)は振れ補正レンズ駆動の目標位置とレンズ実位置との追従ズレ量を示しており、像振れ補正レンズ目標位置に像振れ補正レンズが完全に追従していれば、画角の変化が生じない。図6(b)のように像振れ補正残りがあると、この補正残り量が画角のズレ量に相当する。そのため、像振れ補正残り量を演算し、この補正残りが所定値(例えば1画素ピッチ相当)ずれたのを検出して、露光を行うことで、画素ずらしと同様の効果を得ることができる。このように像振れ補正の補正残り量を使用することで、従来のように像振れ補正のためのレンズ駆動に加えて、画素ずらしのための駆動を同時に行う必要がなく像振れ補正を行うのみで画素ずらしによる高精細な画像を得ることができる。 Next, an example of a pixel shift signal using the image blur correction remainder of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows waveforms of the target position and actual lens position of the image blur correction lens during the image blur correction control. FIG. 6B shows the amount of follow-up between the target position of the shake correction lens drive and the actual lens position. If the image shake correction lens completely follows the target position of the image shake correction lens, the angle of view is changed. There is no change. If there is a residual image blur correction as shown in FIG. 6B, this residual correction amount corresponds to the deviation amount of the angle of view. Therefore, by calculating the image blur correction remaining amount, detecting that this correction remaining has shifted by a predetermined value (e.g., corresponding to one pixel pitch), and performing exposure, the same effect as pixel shifting can be obtained. By using the remaining amount of image blur correction in this way, in addition to lens driving for image blur correction as in the past, it is not necessary to simultaneously drive for pixel shifting, and only image blur correction is performed. Thus, a high-definition image can be obtained by shifting pixels.
また図7はパンニング、チルティングによる流し撮り撮影時の像振れ補正残り信号の一例を示している。流し撮り時には、像振れ補正目標位置が像振れ補正レンズの駆動可能な範囲を超えて指令されるため、図のように像振れ補正残りがそのまま一定速度で増加する波形になる。そのためこの像振れ補正残り信号を上記の例と同様に、所定値(例えば1画素相当)ずれたのを検出して、露光を行うことで、画素ずらしと同様の効果を得ることができる。 FIG. 7 shows an example of an image blur correction remaining signal at the time of panning and tilting shooting. At the time of panning, since the image blur correction target position is commanded beyond the range in which the image blur correction lens can be driven, the remaining image blur correction is a waveform that increases at a constant speed as shown in the figure. Therefore, similar to the above example, by detecting that the image blurring residual signal is shifted by a predetermined value (e.g., corresponding to one pixel) and performing exposure, the same effect as pixel shifting can be obtained.
上記の処理により、像振れ補正のブレ残りを使用して画素ずらしを行うことで、画素ずらしのための特別なレンズ駆動が必要なく、画素ずらしのためのレンズ駆動時間を抑えることができ、速写性を低下させることなく高精細な画像を精度よく撮影することが可能となる。 By performing the pixel shift using the image blur correction blur residue by the above processing, there is no need for special lens driving for pixel shifting, and the lens driving time for pixel shifting can be suppressed. Therefore, it is possible to accurately capture a high-definition image without degrading the performance.
また、本実施形態においては、像振れ補正部材として像振れ補正レンズを駆動することで画素ずらしを行ったが、像振れ補正部材としての撮像素子を駆動して画素ずらしを行っても良い。 In this embodiment, the pixel shift is performed by driving the image blur correction lens as the image blur correction member. However, the pixel shift may be performed by driving an image pickup element as the image blur correction member.
本実施形態の像振れ補正装置として、撮像装置としてのデジタルカメラに供えられている例を説明したが、デジタルビデオカメラであってもよい。またデジタルカメラを始め監視カメラや携帯端末に用いられるレンズ鏡筒などの光学機器でも良い。また、一眼レフ用の交換レンズの像振れ補正装置にも用いることができる。 Although the example provided for the digital camera as the imaging apparatus has been described as the image shake correction apparatus of the present embodiment, a digital video camera may be used. In addition, an optical device such as a lens barrel used for a digital camera, a monitoring camera, or a portable terminal may be used. Further, the present invention can also be used for an image shake correction apparatus for an interchangeable lens for a single lens reflex camera.
Claims (6)
前記像振れ補正部材の移動を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記像振れ補正部材を撮像素子の画素に応じて所定量移動させながら複数の画像を得る際に、前記像振れ補正部材の補正残り量を前記所定量に一致させることを特徴とする像振れ補正装置。 An image shake correction member that corrects image shake on the imaging surface by moving in accordance with the shake;
Control means for controlling the movement of the image blur correction member,
The control unit is configured to match a remaining correction amount of the image shake correction member with the predetermined amount when obtaining a plurality of images while moving the image shake correction member by a predetermined amount according to pixels of the image sensor. An image blur correction device.
前記像振れ補正部材の移動を制御する制御手段とを有する像振れ補正装置を制御する方法であって、
前記制御手段が、前記像振れ補正部材を撮像素子の画素に応じて所定量移動させながら複数の画像を得る際に、前記像振れ補正部材の補正残り量を前記所定量に一致させる工程を有することを特徴とする像振れ補正装置の制御方法。 An image shake correction member that corrects image shake on the imaging surface by moving in accordance with the shake;
A method for controlling an image blur correction apparatus having a control means for controlling movement of the image blur correction member,
The control unit includes a step of matching a remaining correction amount of the image shake correction member with the predetermined amount when obtaining a plurality of images while moving the image shake correction member by a predetermined amount in accordance with the pixels of the image sensor. A control method for an image blur correction apparatus.
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