JP2014215357A - 像ブレ補正装置及び光学機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好なブレ補正が可能な像ブレ補正装置及び光学機器を提供する。
【解決手段】本発明の像ブレ補正装置100は、角速度を検出する角速度センサ12Bと、加速度を検出する加速度センサ12Aと、を備え、前記角速度センサ12Bにより検出された角速度を用いて角度ブレ量を演算する角度ブレ量演算部35と、ハイパスフィルタを備え、前記加速度センサ12Aにより検出された加速度を用いて並進ブレ量を演算する並進ブレ量演算部34と、を備え、前記並進ブレ量演算部34は、前記加速度センサ12Aにより検出された加速度を速度に変換する第1積分部34a1と、前記第1積分部34a1によって変換された速度を移動量に変換する第2積分部34b1と、前記移動量に応じて、前記速度にセンタバイアスを加えるバイアス部34cと、を備え、被写体の撮影倍率又は被写体距離によって、前記バイアス部34cで加えるバイアス量を変更すること、を特徴とする。
【選択図】図4
【解決手段】本発明の像ブレ補正装置100は、角速度を検出する角速度センサ12Bと、加速度を検出する加速度センサ12Aと、を備え、前記角速度センサ12Bにより検出された角速度を用いて角度ブレ量を演算する角度ブレ量演算部35と、ハイパスフィルタを備え、前記加速度センサ12Aにより検出された加速度を用いて並進ブレ量を演算する並進ブレ量演算部34と、を備え、前記並進ブレ量演算部34は、前記加速度センサ12Aにより検出された加速度を速度に変換する第1積分部34a1と、前記第1積分部34a1によって変換された速度を移動量に変換する第2積分部34b1と、前記移動量に応じて、前記速度にセンタバイアスを加えるバイアス部34cと、を備え、被写体の撮影倍率又は被写体距離によって、前記バイアス部34cで加えるバイアス量を変更すること、を特徴とする。
【選択図】図4
Description
本発明は、像ブレ補正装置及び光学機器に関するものである。
高倍率撮影時においては、並進ブレの影響が大きくなるが、角速度センサのみを用いる一般的なブレ補正システムでは、並進ブレを検出することができない。このため、高倍率撮影時にはブレ補正精度が悪化するという問題がある。
この問題を解決するため、3軸の加速度センサと、3軸の角速度センサを用いてカメラの姿勢を演算し、加速度センサの出力に含まれる重力加速度成分を演算、除去する技術がある。
ここで、加速度情報から変位量を演算するためには2階積分が必要である。この積分処理は、僅かな誤差も累積してしまう。その累積誤差の影響により不要なドリフト成分生じ、これにより並進ブレ演算精度の劣化や、特に高倍率撮影時にはブレ補正レンズ群が可動端に到達しやすくなるといった問題が起こる。
このため、加速度信号処理の帯域を、角速度信号処理に対して狭く設定(HPFのカットオフ周波数を高く設定)する、という提案もされている(特許文献1)。
この問題を解決するため、3軸の加速度センサと、3軸の角速度センサを用いてカメラの姿勢を演算し、加速度センサの出力に含まれる重力加速度成分を演算、除去する技術がある。
ここで、加速度情報から変位量を演算するためには2階積分が必要である。この積分処理は、僅かな誤差も累積してしまう。その累積誤差の影響により不要なドリフト成分生じ、これにより並進ブレ演算精度の劣化や、特に高倍率撮影時にはブレ補正レンズ群が可動端に到達しやすくなるといった問題が起こる。
このため、加速度信号処理の帯域を、角速度信号処理に対して狭く設定(HPFのカットオフ周波数を高く設定)する、という提案もされている(特許文献1)。
本発明の課題は、良好なブレ補正が可能な像ブレ補正装置及び光学機器を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。
請求項1に記載の発明は、角速度を検出する角速度センサと、加速度を検出する加速度センサと、を備え、前記角速度センサにより検出された角速度を用いて角度ブレ量を演算する角度ブレ量演算部と、ハイパスフィルタを備え、前記加速度センサにより検出された加速度を用いて並進ブレ量を演算する並進ブレ量演算部と、を備え、前記並進ブレ量演算部は、前記加速度センサにより検出された加速度を速度に変換する第1積分部と、前記第1積分部によって変換された速度を移動量に変換する第2積分部と、前記移動量に応じて、前記速度にセンタバイアスを加えるバイアス部と、を備え、被写体の撮影倍率又は被写体距離によって、前記バイアス部で加えるバイアス量を変更すること、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の像ブレ補正装置において、前記バイアス量は、前記撮影倍率が大きいほど又は被写体距離が近いほど、高く設定すること、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の像ブレ補正装置であって、撮像素子に合焦させるように前記光学素子を移動させるが撮影は行わない状態における前記バイアス量が、前記撮像素子による撮像中における前記バイアス量よりも大きいこと、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項4に記載の発明は、光学素子に加わる角速度を検出する角速度センサと、前記光学素子に加わる加速度を検出する加速度センサと、を備え、前記角速度センサにより検出された角速度をもとに、角度ブレ量を演算する角度ブレ量演算部と、ハイパスフィルタを備え、前記加速度センサにより検出された加速度をもとに並進ブレ量を演算する並進ブレ量演算部と、を備える像ブレ補正装置において、撮影倍率又は被写体距離によって、前記並進ブレ量演算部の前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更すること、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の像ブレ補正装置において、前記カットオフ周波数は、前記撮影倍率が大きいほど又は被写体距離が近いほど、高く設定すること、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の像ブレ補正装置であって、撮像素子に合焦させるように前記光学素子を移動させるが撮影は行わない第1状態におけるカットオフ周波数が、前記撮像素子による撮像中よりも大きいこと、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項7に記載の発明は、請求項1に記載の像ブレ補正装置であって、撮影倍率又は被写体距離によって、前記並進ブレ量演算部の前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更すること、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項8に記載の発明は、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の像ブレ補正装置を備えた光学機器である。
なお、上記構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
請求項1に記載の発明は、角速度を検出する角速度センサと、加速度を検出する加速度センサと、を備え、前記角速度センサにより検出された角速度を用いて角度ブレ量を演算する角度ブレ量演算部と、ハイパスフィルタを備え、前記加速度センサにより検出された加速度を用いて並進ブレ量を演算する並進ブレ量演算部と、を備え、前記並進ブレ量演算部は、前記加速度センサにより検出された加速度を速度に変換する第1積分部と、前記第1積分部によって変換された速度を移動量に変換する第2積分部と、前記移動量に応じて、前記速度にセンタバイアスを加えるバイアス部と、を備え、被写体の撮影倍率又は被写体距離によって、前記バイアス部で加えるバイアス量を変更すること、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の像ブレ補正装置において、前記バイアス量は、前記撮影倍率が大きいほど又は被写体距離が近いほど、高く設定すること、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の像ブレ補正装置であって、撮像素子に合焦させるように前記光学素子を移動させるが撮影は行わない状態における前記バイアス量が、前記撮像素子による撮像中における前記バイアス量よりも大きいこと、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項4に記載の発明は、光学素子に加わる角速度を検出する角速度センサと、前記光学素子に加わる加速度を検出する加速度センサと、を備え、前記角速度センサにより検出された角速度をもとに、角度ブレ量を演算する角度ブレ量演算部と、ハイパスフィルタを備え、前記加速度センサにより検出された加速度をもとに並進ブレ量を演算する並進ブレ量演算部と、を備える像ブレ補正装置において、撮影倍率又は被写体距離によって、前記並進ブレ量演算部の前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更すること、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の像ブレ補正装置において、前記カットオフ周波数は、前記撮影倍率が大きいほど又は被写体距離が近いほど、高く設定すること、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の像ブレ補正装置であって、撮像素子に合焦させるように前記光学素子を移動させるが撮影は行わない第1状態におけるカットオフ周波数が、前記撮像素子による撮像中よりも大きいこと、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項7に記載の発明は、請求項1に記載の像ブレ補正装置であって、撮影倍率又は被写体距離によって、前記並進ブレ量演算部の前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更すること、を特徴とする像ブレ補正装置である。
請求項8に記載の発明は、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の像ブレ補正装置を備えた光学機器である。
なお、上記構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
本発明によれば、良好なブレ補正が可能な像ブレ補正装置及び光学機器を提供することが可能となる。
(第1実施形態)
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
図1は、第一実施形態の像ブレ補正装置を備えるカメラ1を模式的に示す断面図である。
カメラ1は、デジタル一眼レフカメラであり、カメラ筐体1Aと、このカメラ筐体1Aに対して着脱自在に装着されるレンズ鏡筒1Bとを備えている。
CPU2は、ズーム群4、フォーカス群5、ブレ補正群6等のレンズ群の移動量演算や、カメラ1の全体の制御を行う中央処理装置であり、本実施形態の像ブレ補正装置100を含む。
撮像素子3は、撮影レンズ(4,5,6)により形成された被写体像を撮像する素子であり、被写体光を露光して電気的な画像信号に変換し、信号処理回路15へ出力する。撮像素子3は、例えばCCD、CMOSなどの素子により構成されている。
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
図1は、第一実施形態の像ブレ補正装置を備えるカメラ1を模式的に示す断面図である。
カメラ1は、デジタル一眼レフカメラであり、カメラ筐体1Aと、このカメラ筐体1Aに対して着脱自在に装着されるレンズ鏡筒1Bとを備えている。
CPU2は、ズーム群4、フォーカス群5、ブレ補正群6等のレンズ群の移動量演算や、カメラ1の全体の制御を行う中央処理装置であり、本実施形態の像ブレ補正装置100を含む。
撮像素子3は、撮影レンズ(4,5,6)により形成された被写体像を撮像する素子であり、被写体光を露光して電気的な画像信号に変換し、信号処理回路15へ出力する。撮像素子3は、例えばCCD、CMOSなどの素子により構成されている。
ズーム群4は、ズーム群駆動機構7により駆動され、光軸方向に沿って移動することにより、像の倍率を連続的に変化させるレンズ群である。フォーカス群5は、フォーカス群駆動機構8により駆動され、光軸方向に移動して、焦点を合わせるレンズ群である。ブレ補正群6(光学素子)は、VCM等のブレ補正群駆動機構9により光学的にブレ補正駆動され、光軸に垂直な面上で可動なレンズ群である。
絞り10は、絞り駆動機構11に駆動され、撮影レンズ(4,5,6)を通過する被写体光の光量を制御する機構である。
加速度センサ12A、角速度センサ12Bは、それぞれセンサユニットに生じる振れの加速度、角速度を検出するセンサである。
加速度センサ12A、角速度センサ12Bは、それぞれセンサユニットに生じる振れの加速度、角速度を検出するセンサである。
記録媒体13は、撮像された画像データを記録するための媒体であり、SDカード、CFカード等が使用される。
EEPROM14は、加速度センサ12Aのゲイン値などの調整値情報、レンズ鏡筒固有の情報等を記憶するメモリであって、CPU2に出力する。
信号処理回路15は、撮像素子3からの出力を受けて、ノイズ処理やA/D変換等の処理を行う回路である。
AFセンサ16は、AF(自動焦点調節)を行うためのセンサであって、CCD等を用いることができる。
レリーズスイッチ17は、カメラ1の撮影操作を行う部材であって、シャッタ駆動のタイミング等を操作するスイッチである。
EEPROM14は、加速度センサ12Aのゲイン値などの調整値情報、レンズ鏡筒固有の情報等を記憶するメモリであって、CPU2に出力する。
信号処理回路15は、撮像素子3からの出力を受けて、ノイズ処理やA/D変換等の処理を行う回路である。
AFセンサ16は、AF(自動焦点調節)を行うためのセンサであって、CCD等を用いることができる。
レリーズスイッチ17は、カメラ1の撮影操作を行う部材であって、シャッタ駆動のタイミング等を操作するスイッチである。
背面液晶18は、カメラ1のカメラ筐体1Aの背面に設けられ、撮像素子3で撮影した被写体像(再生画像、ライブビュー画像)や操作に関連した情報(メニュー)などを表示するカラー液晶ディスプレイである。
シャッタ20は、ミラー19の後方に配置されている。シャッタ20には、ミラー19が上へ回転して撮影可能状態となったときに、被写体光が入射される。シャッタ20は、レリーズスイッチ17などによる撮影指示に応じてシャッタ幕を走行させ、撮像素子3に入射する被写体光を制御する。
シャッタ20は、ミラー19の後方に配置されている。シャッタ20には、ミラー19が上へ回転して撮影可能状態となったときに、被写体光が入射される。シャッタ20は、レリーズスイッチ17などによる撮影指示に応じてシャッタ幕を走行させ、撮像素子3に入射する被写体光を制御する。
図2は、本発明による像ブレ補正装置100の第1実施形態のカメラ座標系を説明する図である。
加速度センサ12Aは、図2(A)に示すように、カメラ1のX軸、Y軸、Z軸方向に感度を有する加速度を検出するセンサであり、Gセンサなどが用いられている。この実施形態では、撮像素子3の撮像面と撮影レンズ(4,5,6)の光軸との交点を直交座標の原点Oとし、撮影レンズ(4,5,6)の光軸をZ軸、撮像素子3の撮像面をXY平面として表している。
角速度センサ12Bは、X軸回り(Pitch)、Y軸回り(Yaw)、Z軸回り(Roll)の角速度を検出する振動ジャイロ等のセンサである。
加速度センサ12Aは、図2(A)に示すように、カメラ1のX軸、Y軸、Z軸方向に感度を有する加速度を検出するセンサであり、Gセンサなどが用いられている。この実施形態では、撮像素子3の撮像面と撮影レンズ(4,5,6)の光軸との交点を直交座標の原点Oとし、撮影レンズ(4,5,6)の光軸をZ軸、撮像素子3の撮像面をXY平面として表している。
角速度センサ12Bは、X軸回り(Pitch)、Y軸回り(Yaw)、Z軸回り(Roll)の角速度を検出する振動ジャイロ等のセンサである。
加速度センサ12Aの出力値には、並進運動で発生する加速度と重力加速度とが含まれている。また、カメラ1の回転運動によってカメラ1の姿勢が変化するので、カメラ座標系に固定された加速度センサ12Aの検出軸方向と重力加速度方向とのなす角が変化する。このため、加速度センサ12Aの出力値に含まれる重力加速度の大きさが変化する。従って、加速度センサ12Aの出力値から重力加速度成分を除去し、並進運動で発生する加速度成分のみを用いて変位を算出するようにする。
図3は、本発明による像ブレ補正装置100の第1実施形態を示すブロック図である。また図4は像ブレ補正装置100の基本構成ブロック図である。
像ブレ補正装置100は、上記重力加速度成分を除去するために、カメラ姿勢演算部31、重力加速度成分演算(g演算)部32、重力加速度成分減算部33を備える。さらに像ブレ補正装置100は、角速度センサ12Bの出力値にハイパス処理を行うHPF1hを備える。
像ブレ補正装置100は、上記重力加速度成分を除去するために、カメラ姿勢演算部31、重力加速度成分演算(g演算)部32、重力加速度成分減算部33を備える。さらに像ブレ補正装置100は、角速度センサ12Bの出力値にハイパス処理を行うHPF1hを備える。
カメラ姿勢演算部31は、カメラ1の初期姿勢を求める部分であり、加速度センサ12Aの出力から求められる重力加速度方向を利用して求める。ここで、カメラ1には回転振動及び並進振動が存在するので、重力加速度方向を適宜の時間の間測定し続け、その測定結果の平均を算出することで平均的な重力加速度方向を求める。このようにして、図2に示すカメラ座標系42における重力加速度方向により、慣性座標系41に対するカメラの平均的な姿勢を求め、これをカメラ1の初期姿勢に設定する。
重力加速度成分演算部32は、静止座標系である慣性座標系41から運動座標系であるカメラ座標系42へ変換するための座標変換マトリックスを演算し、慣性座標系41における重力加速度成分にその座標変換マトリックスを乗じて、カメラ座標系42における重力加速度成分を求めるものである。
上記座標変換マトリックスは、カメラ姿勢演算部31の出力であるカメラ1の初期姿勢と、角速度センサ12Bの出力である3軸回りの加速度(後述する角度ブレ量演算部35で信号処理されたもの)とを用いて算出される。加速度センサ12Aの出力は、初期値演算部39により演算された、後に詳述する初期値を用いてHPF1hによってハイパス処理された後の値である。
上記座標変換マトリックスは、カメラ姿勢演算部31の出力であるカメラ1の初期姿勢と、角速度センサ12Bの出力である3軸回りの加速度(後述する角度ブレ量演算部35で信号処理されたもの)とを用いて算出される。加速度センサ12Aの出力は、初期値演算部39により演算された、後に詳述する初期値を用いてHPF1hによってハイパス処理された後の値である。
この演算方法は、ストラップダウン方式の慣性航法装置等に用いられている方法であり、その詳細は、例えば特開平2−309702号公報に開示されている。また、座標変換マトリックスの演算方法は、特開平7−225405号公報に開示されている。
重力加速度成分減算部33は、加速度センサ12Aの出力値であるX軸,Y軸方向の加速度から、重力加速度成分演算部32の出力を減算して重力加速度成分を除去することにより、並進運動で発生する加速度を求める。
並進ブレ量演算部34は、第1積分フィルタ34a、第2積分フィルタ34bとを備える。第1積分フィルタ34aは、HPF2hと第1積分回路34a1とを備え、第2積分フィルタ34bは、HPF3hと第2積分回路34b1とを備える。
そして、重力加速度成分減算部33の出力からHPF2hで低周波成分を除去したのち、第1積分フィルタ34aで積分し、さらにHPF3hで低周波成分を除去した後、第2積分フィルタ34bで積分する。すなわち積分処理を2回繰り返すことにより、X軸,Y軸方向の並進運動の変位を算出し、レンズ目標位置演算部36に出力する。
そして、重力加速度成分減算部33の出力からHPF2hで低周波成分を除去したのち、第1積分フィルタ34aで積分し、さらにHPF3hで低周波成分を除去した後、第2積分フィルタ34bで積分する。すなわち積分処理を2回繰り返すことにより、X軸,Y軸方向の並進運動の変位を算出し、レンズ目標位置演算部36に出力する。
角度ブレ量演算部35は、第3積分フィルタ35aを備える。第3積分フィルタ35aは、HPF4hと積分回路35a1とを備える。
そして、角度ブレ量演算部35は、角速度センサ12BのX軸回り(Pitch)、Y軸回り(Yaw)、Z軸回り(Roll)の出力からHPF4hで低周波成分を除去したのち、積分回路35a1で積分して、回転運動の変位を演算し、レンズ目標位置演算部36に出力する。
そして、角度ブレ量演算部35は、角速度センサ12BのX軸回り(Pitch)、Y軸回り(Yaw)、Z軸回り(Roll)の出力からHPF4hで低周波成分を除去したのち、積分回路35a1で積分して、回転運動の変位を演算し、レンズ目標位置演算部36に出力する。
レンズ目標位置演算部36は、並進ブレ量演算部34及び角度ブレ量演算部35と、フォーカス情報取得部37からの情報に基づいて、レンズ(ブレ補正群6)の目標位置を演算する。
レンズ駆動量演算部38は、レンズ目標位置演算部36からの目標位置と、レンズ位置検出部21により検出されたブレ補正群6の現在位置から、ブレ補正群駆動機構(VCM)9の駆動量を演算する。
レンズ駆動量演算部38は、レンズ目標位置演算部36からの目標位置と、レンズ位置検出部21により検出されたブレ補正群6の現在位置から、ブレ補正群駆動機構(VCM)9の駆動量を演算する。
図5はカメラ1の回転を説明する図である。図6は加速度センサの出力を説明する図であり、(a)はカメラ1の回転角度、(b)は加速度センサ12Aの出力を示すグラフである。
図5に示すように、カメラ1が、光軸(Z軸)を中心に回転すると(図6(a))、カメラ1に加わる重力加速度成分が変化する。このため、並進ブレがゼロの場合であっても、加速度センサ出力値も変化する(図6(b))。したがって、並進ブレによる加速度を正確に求めるためには、重力加速度成分を除去する必要がある。
このため、図4に示した重力加速度補正部30により、加速度センサ12A出力に含まれる重力加速度成分を補正している。
図7は重力加速度補正部30による重力加速度補正前後の、加速度センサ12A出力(図4、a5)を示す。実線が補正前で一点鎖線が補正後である。
図7の補正後の曲線で示すように、加速度センサ12A出力中の重力加速度成分は低減されているが、僅かながら誤差が残っている。
図7は重力加速度補正部30による重力加速度補正前後の、加速度センサ12A出力(図4、a5)を示す。実線が補正前で一点鎖線が補正後である。
図7の補正後の曲線で示すように、加速度センサ12A出力中の重力加速度成分は低減されているが、僅かながら誤差が残っている。
ここで、並進ブレ量演算部34において加速度a,a5から変位量shiftを演算するためは、第1積分回路34a1、第2積分回路34b1による2階積分が必要である。
しかし、2階積分を行うと、上述の誤差が累積し、並進ブレの演算結果(変位量shift)に大きく影響する。
また、この誤差の影響もあり、撮影倍率が高い場合は、ブレ補正レンズ6が可動端に到達してしまう可能性がある。
しかし、2階積分を行うと、上述の誤差が累積し、並進ブレの演算結果(変位量shift)に大きく影響する。
また、この誤差の影響もあり、撮影倍率が高い場合は、ブレ補正レンズ6が可動端に到達してしまう可能性がある。
この回避策として、並進ブレ量演算部34のHPFh2,h3の周波数帯域を狭めることできるが、周波数帯域を狭めることは、並進ブレ成分まで遮断してしまうため、精度の高い並進ブレ補正を行うことは困難である。
また、並進ブレが撮像面に及ぼす影響は、撮影倍率に比例しているため、撮影倍率が低い場合においては、ブレ補正レンズ(ブレ補正群6)が可動端へ到達する可能性は低いことになる。この為、並進ブレの周波数帯域を狭めた場合は、撮影倍率が低い場合においては、不要に並進ブレ補正精度を劣化させることになる。
また、並進ブレが撮像面に及ぼす影響は、撮影倍率に比例しているため、撮影倍率が低い場合においては、ブレ補正レンズ(ブレ補正群6)が可動端へ到達する可能性は低いことになる。この為、並進ブレの周波数帯域を狭めた場合は、撮影倍率が低い場合においては、不要に並進ブレ補正精度を劣化させることになる。
そこで、本実施形態では、HPF2hのカットオフ周波数を撮影倍率又は被写体距離によって変更することとする。
図8は第1積分回路34a1のカットオフ周波数と撮影倍率との関係を示したグラフである。撮像面上での並進ブレの影響は、撮影倍率に比例している。
したがって、撮影倍率が低い場合においては、並進ブレの影響が小さいため、カットオフ周波数を小さくする。一方、撮影倍率が高い場合においては、並進ブレの影響が大きいため、カットオフ周波数を大きくする。
図8は第1積分回路34a1のカットオフ周波数と撮影倍率との関係を示したグラフである。撮像面上での並進ブレの影響は、撮影倍率に比例している。
したがって、撮影倍率が低い場合においては、並進ブレの影響が小さいため、カットオフ周波数を小さくする。一方、撮影倍率が高い場合においては、並進ブレの影響が大きいため、カットオフ周波数を大きくする。
図9は、本発明による像ブレ補正装置100の第1実施形態の動作を説明するフローチャートである。
S1において、レリーズスイッチ17が半押しされたか否かを判定し、半押しされた場合には、S2に進む。
ついで、焦点距離情報の取得(S2)、被写体距離情報の取得(S3)を行う。
S4において、撮影倍率:β情報の取得を行い、その撮影倍率:βが所定の閾値βth以上か否かを判断し(S5)、肯定の場合には、S6へ進み、否定の場合には、S7に進む。
S1において、レリーズスイッチ17が半押しされたか否かを判定し、半押しされた場合には、S2に進む。
ついで、焦点距離情報の取得(S2)、被写体距離情報の取得(S3)を行う。
S4において、撮影倍率:β情報の取得を行い、その撮影倍率:βが所定の閾値βth以上か否かを判断し(S5)、肯定の場合には、S6へ進み、否定の場合には、S7に進む。
S6では、マイクロ用ブレ補正演算のサブルーチンをコールする(撮影倍率大)。
図10は、マイクロ用ブレ補正演算のサブルーチンを示すフローチャートである。
S61において、加速度データ(X,Y,Z)の読込を、S62において、角速度データ(Pitch,Yaw,Roll)の読込を行う。
図10は、マイクロ用ブレ補正演算のサブルーチンを示すフローチャートである。
S61において、加速度データ(X,Y,Z)の読込を、S62において、角速度データ(Pitch,Yaw,Roll)の読込を行う。
S63において、加速度センサ12Aの加速度データからカメラ初期姿勢を演算する(カメラ姿勢演算部31)。
S64において、カメラ初期姿勢情報と、角速度センサ12Bの角速度データとから、カメラの姿勢を演算しその姿勢演算結果から、重力加速度を演算する(重力加速度成分演算部32)。
S65において、加速度データに含まれる重力加速度を減算する(重力加速度成分減算部33)。
S64において、カメラ初期姿勢情報と、角速度センサ12Bの角速度データとから、カメラの姿勢を演算しその姿勢演算結果から、重力加速度を演算する(重力加速度成分演算部32)。
S65において、加速度データに含まれる重力加速度を減算する(重力加速度成分減算部33)。
S66において、並進ブレ量演算のサブルーチンをコールする(並進ブレ量演算部34)。この詳細については、後述する。
S67において、角速度データから角度ブレ量(角度ブレ量演算部35)の演算を行う。
S68において、並進ブレ量、角度ブレ量から、ブレ補正群駆動機構9のレンズ目標位置を演算して(レンズ目標位置演算部36)、リターンする。
S67において、角速度データから角度ブレ量(角度ブレ量演算部35)の演算を行う。
S68において、並進ブレ量、角度ブレ量から、ブレ補正群駆動機構9のレンズ目標位置を演算して(レンズ目標位置演算部36)、リターンする。
図9(a)に戻り、S7では、通常ブレ補正演算のサブルーチンをコールする。図9(b)は、通常ブレ補正演算のサブルーチンを示すフローチャートである。S71において、角速度データの読込を行う。
S72において、その角速度データに基づいて、ブレ補正群駆動機構9の目標位置演算を行い、リターンする。
S72において、その角速度データに基づいて、ブレ補正群駆動機構9の目標位置演算を行い、リターンする。
S8において、ブレ補正駆動量(レンズ駆動量演算部38)を演算する。
S9において、ブレ補正群駆動機構(ユニット)を駆動する。
S9において、ブレ補正群駆動機構(ユニット)を駆動する。
図11(a)は、第1実施形態に係る像ブレ補正装置100の並進ブレ量演算のサブルーチンを示すフローチャートである。
S661において、重力加速度成分減算部33からの加速度値の低周波成分を除去するHPF処理を行う。この際、HPF2hのカットオフ周波数を撮影倍率によって変更する。次いで、S662において、第1積分回路34a1で積分演算を行う。
同様に、S663において、S662で演算した速度値の低周波成分を除去するHPF処理を行う。この際も、HPF3hのカットオフ周波数を撮影倍率によって変更する。次いで、S664において、第2積分回路34b1で積分演算を行い、並進ブレ量を得て、リターンする。
S661において、重力加速度成分減算部33からの加速度値の低周波成分を除去するHPF処理を行う。この際、HPF2hのカットオフ周波数を撮影倍率によって変更する。次いで、S662において、第1積分回路34a1で積分演算を行う。
同様に、S663において、S662で演算した速度値の低周波成分を除去するHPF処理を行う。この際も、HPF3hのカットオフ周波数を撮影倍率によって変更する。次いで、S664において、第2積分回路34b1で積分演算を行い、並進ブレ量を得て、リターンする。
図11(b)は、像ブレ補正装置の並進ブレ量演算2のサブルーチンを示すフローチャートである。
S665において、重力加速度成分減算部33からの加速度値の低周波成分を除去するHPF処理を行い、S666において、積分演算を行う。
同様に、S667において、S666で演算した速度値の低周波成分を除去するHPF処理を行う。次に、S668において、回転中心位置演算(加速度センサ位置基準N’)を行い、さらに、S669において、回転中心位置演算(撮像面位置基準N)を行って、リターンする。
S665において、重力加速度成分減算部33からの加速度値の低周波成分を除去するHPF処理を行い、S666において、積分演算を行う。
同様に、S667において、S666で演算した速度値の低周波成分を除去するHPF処理を行う。次に、S668において、回転中心位置演算(加速度センサ位置基準N’)を行い、さらに、S669において、回転中心位置演算(撮像面位置基準N)を行って、リターンする。
以上、本実施形態によると、撮影倍率が高い場合には、カットオフ周波数を高めに設定するので、ブレ補正レンズの可動端への到達を防ぐことができる。一方、撮影倍率が低い場合には、カットオフ周波数を低めに設定するので、ブレ補正レンズが可動端へ到達することなく、並進ブレ演算精度を高くすることが可能となる。
また、本実施形態によると、不用に並進ブレの演算精度を劣化させることなく、防振を行うことが可能である。
なお、本実施形態においては、HPF2hのカットオフ周波数を撮影倍率によって変更することとしたが、これに限定されず、HPF2h及びHPF3hの両方、又はHPF3hのカットオフ周波数のみ、撮影倍率によって変更してもよい。
また、本実施形態ではHPF2h及びHPF3hを含むが、いずれか一方のみ備える構成とし、そのHPFのカットオフ周波数を撮影倍率によって変更してもよい。
また、本実施形態によると、不用に並進ブレの演算精度を劣化させることなく、防振を行うことが可能である。
なお、本実施形態においては、HPF2hのカットオフ周波数を撮影倍率によって変更することとしたが、これに限定されず、HPF2h及びHPF3hの両方、又はHPF3hのカットオフ周波数のみ、撮影倍率によって変更してもよい。
また、本実施形態ではHPF2h及びHPF3hを含むが、いずれか一方のみ備える構成とし、そのHPFのカットオフ周波数を撮影倍率によって変更してもよい。
(第2実施形態)
第2実施形態では、並進ブレ補正による可動端への到達を防ぐ為に、並進ブレ演算結果を中心へ寄せるようなバイアス処理を加える。
図12は、第2実施形態の並進ブレ量演算部を示した図である。第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、図示するように、第3実施形態の並進ブレ量演算部34’は、第1実施形態の並進ブレ量演算部34の構成に加えて、第2積分回路34b12の出力が入力されるバイアス部34cと、バイアス部34cの出力値であるvbaiasをHPF3hの出力値vから減算する減算部34dと、を備える点である。他の構成については第1実施形態と同様であるので同様な部分の説明は省略する。
第2実施形態では、並進ブレ補正による可動端への到達を防ぐ為に、並進ブレ演算結果を中心へ寄せるようなバイアス処理を加える。
図12は、第2実施形態の並進ブレ量演算部を示した図である。第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、図示するように、第3実施形態の並進ブレ量演算部34’は、第1実施形態の並進ブレ量演算部34の構成に加えて、第2積分回路34b12の出力が入力されるバイアス部34cと、バイアス部34cの出力値であるvbaiasをHPF3hの出力値vから減算する減算部34dと、を備える点である。他の構成については第1実施形態と同様であるので同様な部分の説明は省略する。
並進ブレ量演算部34’において並進ブレ速度vには、誤差が生じる。そして、基準となる並進ブレ速度vに誤差を生じているから、この並進ブレ速度vを積分部2で積分、又は、積算した場合、その誤差が累積し、補正レンズの目標位置が可動端へ到達する可能性がある。
そこで、本実施形態において並進ブレ量演算部34’は、補正レンズ(ブレ補正群6)の目標位置が極力補正レンズの可動中心となるよう、現在の補正レンズ(ブレ補正群6)の目標位置の大きさに応じて変化する速度バイアス量vbiasを与える。
そこで、本実施形態において並進ブレ量演算部34’は、補正レンズ(ブレ補正群6)の目標位置が極力補正レンズの可動中心となるよう、現在の補正レンズ(ブレ補正群6)の目標位置の大きさに応じて変化する速度バイアス量vbiasを与える。
図13は、第2積分回路34b1の出力shiftと、バイアス部34cの出力値である速度バイアス量vbaiasとの関係を示したものである。撮影倍率が高いと速度バイアス量は大きく、撮影倍率が低いと速度バイアス量は小さい。
図示するように、補正レンズ目標位置shiftが補正レンズ(ブレ補正群6)の可動中心位置(=座標0)から離れる程に速度バイアス量vbias(X)が大きく、かつ、補正レンズ目標位置を可動範囲中心位置(=座標0)に戻すよう作用する。
この場合においても、第1実施形態と同様に、撮影倍率によって、バイアス量を変更することで、撮影倍率が低い場合においても、不用に並進ブレの演算精度を劣化させることなく、防振を行うことが可能となる。
図示するように、補正レンズ目標位置shiftが補正レンズ(ブレ補正群6)の可動中心位置(=座標0)から離れる程に速度バイアス量vbias(X)が大きく、かつ、補正レンズ目標位置を可動範囲中心位置(=座標0)に戻すよう作用する。
この場合においても、第1実施形態と同様に、撮影倍率によって、バイアス量を変更することで、撮影倍率が低い場合においても、不用に並進ブレの演算精度を劣化させることなく、防振を行うことが可能となる。
(変形形態)
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
(1)本実施形態では、デジタル一眼レフカメラについて説明したが、本発明はこれに限定されず、コンパクトカメラ、銀塩カメラ、ビデオカメラ、携帯電話などにも適用可能である。
(2)本実施形態の像ブレ補正装置は、レンズ鏡筒内に設けられていても、カメラボディ内に設けられていてもよい。また、レンズ鏡筒とカメラボディに分散して設けられていてもよい。
(3)ブレ補正群を駆動する例で説明したが、撮像素子を駆動して、ブレ補正を行ってもよい。
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
(1)本実施形態では、デジタル一眼レフカメラについて説明したが、本発明はこれに限定されず、コンパクトカメラ、銀塩カメラ、ビデオカメラ、携帯電話などにも適用可能である。
(2)本実施形態の像ブレ補正装置は、レンズ鏡筒内に設けられていても、カメラボディ内に設けられていてもよい。また、レンズ鏡筒とカメラボディに分散して設けられていてもよい。
(3)ブレ補正群を駆動する例で説明したが、撮像素子を駆動して、ブレ補正を行ってもよい。
1:カメラ、6:ブレ補正群、12A:加速度センサ、12B:角速度センサ、30:重力加速度補正部、31:カメラ姿勢演算部、32:重力加速度成分演算部、33:重力加速度成分減算部、34:並進ブレ量演算部、34a:第1積分フィルタ、34a1:第1積分回路、34b:第2積分フィルタ、34b1:第2積分回路、34b12:第2積分回路、34c:バイアス部、34d:減算部、35:角度ブレ量演算部、35a:第3積分フィルタ、35a1:積分回路、36:レンズ目標位置演算部、37:フォーカス情報取得部、38:レンズ駆動量演算部、39:初期値演算部、100:像ブレ補正装置
Claims (8)
- 角速度を検出する角速度センサと、
加速度を検出する加速度センサと、
を備え、
前記角速度センサにより検出された角速度を用いて角度ブレ量を演算する角度ブレ量演算部と、
ハイパスフィルタを備え、前記加速度センサにより検出された加速度を用いて並進ブレ量を演算する並進ブレ量演算部と、
を備え、
前記並進ブレ量演算部は、前記加速度センサにより検出された加速度を速度に変換する第1積分部と、
前記第1積分部によって変換された速度を移動量に変換する第2積分部と、
前記移動量に応じて、前記速度にセンタバイアスを加えるバイアス部と、
を備え、
被写体の撮影倍率又は被写体距離によって、前記バイアス部で加えるバイアス量を変更すること、
を特徴とする像ブレ補正装置。 - 請求項1に記載の像ブレ補正装置において、
前記バイアス量は、前記撮影倍率が大きいほど又は被写体距離が近いほど、高く設定すること、
を特徴とする像ブレ補正装置。 - 請求項1または2に記載の像ブレ補正装置であって、
撮像素子に合焦させるように前記光学素子を移動させるが撮影は行わない状態における前記バイアス量が、前記撮像素子による撮像中における前記バイアス量よりも大きいこと、
を特徴とする像ブレ補正装置。 - 光学素子に加わる角速度を検出する角速度センサと、
前記光学素子に加わる加速度を検出する加速度センサと、
を備え、
前記角速度センサにより検出された角速度をもとに、角度ブレ量を演算する角度ブレ量演算部と、
ハイパスフィルタを備え、前記加速度センサにより検出された加速度をもとに並進ブレ量を演算する並進ブレ量演算部と、
を備える像ブレ補正装置において、
撮影倍率又は被写体距離によって、前記並進ブレ量演算部の前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更すること、
を特徴とする像ブレ補正装置。 - 請求項4に記載の像ブレ補正装置において、
前記カットオフ周波数は、前記撮影倍率が大きいほど又は被写体距離が近いほど、高く設定すること、
を特徴とする像ブレ補正装置。 - 請求項1に記載の像ブレ補正装置であって、
撮像素子に合焦させるように前記光学素子を移動させるが撮影は行わない第1状態におけるカットオフ周波数が、前記撮像素子による撮像中よりも大きいこと、
を特徴とする像ブレ補正装置。 - 請求項1に記載の像ブレ補正装置であって、
撮影倍率又は被写体距離によって、前記並進ブレ量演算部の前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更すること、
を特徴とする像ブレ補正装置。 - 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の像ブレ補正装置を備えた光学機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013090520A JP2014215357A (ja) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | 像ブレ補正装置及び光学機器 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=51941182
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JP (1) | JP2014215357A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015034879A (ja) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | キヤノン株式会社 | 像振れ補正装置およびその制御方法、レンズ鏡筒、光学機器、並びに撮像装置 |
CN107111207A (zh) * | 2014-12-22 | 2017-08-29 | 富士胶片株式会社 | 摄像装置及像抖动校正方法 |
-
2013
- 2013-04-23 JP JP2013090520A patent/JP2014215357A/ja active Pending
Cited By (5)
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US9813627B2 (en) | 2013-08-08 | 2017-11-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Image shake correcting apparatus and its control method, lens barrel, optical equipment, and imaging apparatus |
US10091423B2 (en) | 2013-08-08 | 2018-10-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Image shake correcting apparatus and its control method, lens barrel, optical equipment, and imaging apparatus |
CN107111207A (zh) * | 2014-12-22 | 2017-08-29 | 富士胶片株式会社 | 摄像装置及像抖动校正方法 |
CN107111207B (zh) * | 2014-12-22 | 2018-07-24 | 富士胶片株式会社 | 摄像装置及像抖动校正方法 |
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