JP2015102669A - 像振れ補正装置およびその制御方法、光学機器、撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置は、被写体像と撮像素子との相対位置をその結像平面内で変化させる第1像振れ補正ユニット103と第2像振れ補正ユニット105を備える。振れ検出部は、撮像装置に加えられた振れの度合いを検出する。第1制御部501、第2制御部508は、それぞれの像振れ補正レンズの位置検出情報を取得し、各レンズ位置が、振れ検出結果に応じた目標位置にそれぞれ収束するように帰還制御を行う。各制御部に対して、外乱を推定するための第1外乱オブザーバ505、第2外乱オブザーバ512が設けられる。複数の外乱補償部はそれぞれの外乱オブザーバの出力である推定外乱を用いて第1制御部501、第2制御部508に対する外乱補償を行う。
【選択図】 図5
Description
特許文献1に開示の像ブレ補正装置は、固定部材を挟んで前後にそれぞれ、第1補正部材を保持する第1可動鏡筒と、第2補正部材を保持する第2可動鏡筒を配置することで、各可動鏡筒を独立して駆動できる。これにより、像振れ補正可能な角度範囲を増加させることができる。
本発明の目的は、複数の補正手段を用いて像振れを補正する像振れ補正装置において、複数の補正手段に係る外乱補償の精度低下を抑えて、ロバスト性を高めることである。
ズームユニット101は、変倍を行うズームレンズを含む。ズーム駆動制御部102は、ズームユニット101を駆動制御する。第1像振れ補正ユニット103は、被写体像と撮像素子との相対位置を結像平面内で変化させる第1光学部材を備える。第1光学部材は、例えば、撮像光学系の光軸に直交する方向に移動可能な補正レンズ(シフトレンズ)である。第1像振れ補正制御部104は第1像振れ補正ユニット103を駆動制御する。第2像振れ補正ユニット105は、被写体像と撮像素子との相対位置を結像平面内で変化させる第2光学部材を備える。第2光学部材は、例えば、撮像光学系の光軸に直交する方向に移動可能な補正レンズ(シフトレンズ)である。第2像振れ補正制御部106は第2像振れ補正ユニットを駆動制御する。絞り・シャッタユニット107は絞りとシャッタを備える。絞り・シャッタ駆動制御部108は、絞り・シャッタユニット107を駆動制御する。フォーカスユニット109は焦点調節を行うフォーカスレンズを含む。フォーカス駆動制御部110は、フォーカスユニット109を駆動制御する。
操作部117には、像振れ補正ON/OFFを選択可能にする防振ON/OFFスイッチが含まれる。防振スイッチにより像振れ補正のONが選択されると、カメラシステム制御部120が第1像振れ制御部104、第2像振れ制御部106に像振れ補正動作を指示する。この指示を受けた第1像振れ補正制御部104、第2像振れ補正制御部106はOFF指示がなされるまで像振れ補正動作を続行する。
操作部117は、ズーム変倍を指示するための変倍スイッチを含む。変倍スイッチによりズーム変倍の指示があると、カメラシステム制御部120を介して指示を受けたズーム駆動制御部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。それとともに、撮像部111から送られた各信号処理部(112,113)にて処理された画像情報に基づいて、フォーカス駆動制御部110がフォーカスユニット109を駆動して焦点調節を行う。
ドライバ部208は、像振れ補正量の信号を電圧に変換し、像振れ補正レンズ209を駆動するための電流をアクチュエータコイルに供給する。像振れ補正レンズ209は撮像光学系の一部をなし、光軸に対して垂直な平面上で移動するシフトレンズである。像振れ補正レンズ209はアクチュエータコイルの通電によって移動して像振れを光学的に補正する。位置検出部210は、像振れ補正レンズ209の位置を検出し、位置検出情報に応じた検出電圧を出力する。AD変換部211は、像振れ補正レンズ209の位置検出電圧(アナログ電圧)をデジタルデータに変換した後、減算部DECに出力する。
・u:制御対象301への入力(外乱を受ける前)。
・y:制御対象301の出力。
・G(s):制御対象301の伝達関数。
・d:制御対象301に加わる外乱。
・H(s):理論的に求めた制御対象301の伝達関数。
・e:推定外乱。
以上により、外乱の推定精度は、制御対象301の逆モデル302の伝達関数の近似精度や、観測できる入出力信号の分解能に依存することがわかる。
先ず、入力信号は減算部DEC1を介してPID制御部207に送られる。PID制御部207の出力は減算部DEC2を介してドライバ部208と外乱オブザーバ401に出力される。ドライバ部208から出力される駆動信号(電流)によって、第1振れ補正ユニット103が駆動される。この時、外乱(主に加速度外乱)が、制御対象である第1振れ補正ユニット103に加わると、外乱が加わった動きとなる。この動きは位置検出部210により検出される。位置検出信号は、AD変換部211がデジタルデータに変換する。AD変換された位置検出信号は外乱オブザーバ401、および減算部DEC1に出力される。
第2振れ補正制御部106では、減算部DEC61にて入力信号から、第2AD変換部511の出力が減算され、第2制御部501に送られる。減算部DEC61への入力信号は、振れ検出部119による振れ検出信号に応じてカメラシステム制御部120が算出した第2振れ補正ユニット105の駆動制御に係る目標位置信号である。
104 第1像振れ補正制御部
105 第2像振れ補正ユニット
106 第2像振れ補正制御部
111 撮像部
119 振れ検出部
120 カメラシステム制御部
Claims (9)
- 像振れを複数の補正手段により補正する像振れ補正装置であって、
装置の振れを検出する振れ検出手段と、
前記振れ検出手段によって検出された振れ検出信号を取得して前記複数の補正手段の目標位置を算出する算出手段と、
前記複数の補正手段の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段によって検出された前記複数の補正手段の位置を、前記算出手段が算出した目標位置に制御する複数の制御手段と、
前記複数の補正手段への外乱をそれぞれ演算する複数の外乱オブザーバ手段と、
前記複数の制御手段の出力から、前記複数の外乱オブザーバ手段の出力をそれぞれ減算することにより、前記複数の制御手段に対する外乱補償を行う複数の外乱補償手段と、を備えることを特徴とする像振れ補正装置。 - 前記複数の補正手段として第1光学部材および第2光学部材を備え、
第1制御手段は、前記位置検出手段によって検出された前記第1光学部材の位置を、前記算出手段が算出した目標位置に収束させる帰還制御を行い、
第2制御手段は、前記位置検出手段によって検出された前記第2光学部材の位置を、前記算出手段が算出した目標位置に収束させる帰還制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の像振れ補正装置。 - 前記第1制御手段に対して設けられた第1外乱オブザーバ手段と、
前記第2制御手段に対して設けられた第2外乱オブザーバ手段と、
前記第1外乱オブザーバ手段の出力である第1演算データと前記第2外乱オブザーバ手段の出力である第2演算データを比較してゲインを変更するゲイン調整手段を備えることを特徴とする請求項2に記載の像振れ補正装置。 - 前記第1および第2外乱オブザーバ手段の推定精度を決定するリミッタ手段と、
前記第2外乱オブザーバ手段の方が、前記第1外乱オブザーバ手段より推定精度が高い場合、前記第1外乱オブザーバ手段による第1演算データに対し、前記リミッタ手段により決定される閾値以下の下位ビットをマスクするマスク手段と、
前記第2外乱オブザーバ手段による第2演算データにおける前記閾値以下の下位ビットの信号を前記マスク手段の出力に加算する加算手段を備えることを特徴とする請求項3に記載の像振れ補正装置。 - 前記複数の外乱補償手段のうち、第1外乱補償手段は、
前記ゲイン調整手段によってゲイン係数が変更される第1ゲイン手段と、
前記第1制御手段の出力から前記第1ゲイン手段の出力を減算する第1減算手段を備え、
第2外乱補償手段は、
前記ゲイン調整手段によってゲイン係数が変更される第2ゲイン手段と、
前記第2制御手段の出力から前記第2ゲイン手段の出力を減算する第2減算手段を備えており、
前記第1ゲイン手段は、前記加算手段の出力にゲイン係数を乗算して前記第1減算手段に出力し、前記第2ゲイン手段は、前記第2外乱オブザーバ手段の出力にゲイン係数を乗算して前記第2減算手段に出力することを特徴とする請求項4に記載の像振れ補正装置。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の像振れ補正装置を備えることを特徴とする光学機器。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の像振れ補正装置と、
撮像光学系および撮像素子と、を備え、
前記撮像素子により撮像される画像の像振れを前記複数の補正手段により補正することを特徴とする撮像装置。 - 前記撮像光学系のズーム駆動を行う駆動手段と、
前記ズーム駆動に係る位置検出情報を取得して、前記外乱オブザーバ手段の推定精度を決定するリミッタ手段の閾値を変更するリミッタ変更手段を備えることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。 - 像振れを複数の補正手段により補正する像振れ補正装置にて実行される制御方法であって、
振れ検出手段によって装置の振れを検出する振れ検出ステップと、
前記振れ検出手段によって検出された振れ検出信号を取得して前記複数の補正手段の目標位置を算出手段が算出する算出ステップと、
位置検出手段によって前記複数の補正手段の位置を検出する位置検出ステップと、
複数の制御手段を用いて、前記位置検出手段により検出された前記複数の補正手段の位置を、前記算出ステップで算出した目標位置にそれぞれ制御する制御ステップを備え、
前記制御ステップは、複数の外乱オブザーバ手段によって前記複数の補正手段への外乱をそれぞれ演算する演算ステップと、前記複数の制御手段の出力から、前記複数の外乱オブザーバ手段の出力をそれぞれ減算することにより、前記複数の制御手段に対する外乱補償をそれぞれ行う外乱補償ステップを有することを特徴とする像振れ補正装置の制御方法。
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