JP2017191281A - 像ブレ補正装置、レンズ装置、および、撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構成で低コストな像ブレ補正装置を提供する。【解決手段】像ブレ補正装置は、振れ情報と第1のレンズ(113)の位置情報とに基づいてフィードバック制御で第1のレンズを駆動して、像ブレ補正を行う第1の補正手段(111、115)と、振れ情報に基づいてオープン制御で第2のレンズ(116)を駆動して、像ブレ補正を行う第2の補正手段(111、117)とを有する。【選択図】図1
Description
本発明は、複数の補正レンズを独立に駆動して像ブレ補正を行う像ブレ補正装置に関する。
従来から、複数の補正レンズを独立に駆動して像ブレ補正を行う像ブレ補正装置が知られている。特許文献1には、二種類の補正レンズを用いて、像中心部の解像度を保ちつつ、周波数の高い振れと低い振れの両方を補正し、補正範囲を拡大させることが可能な像ブレ補正装置が開示されている。特許文献2には、手振れの周波数に応じて像ブレ補正に用いられるシフトレンズを変更する像ブレ補正装置が開示されている。
ところで、像ブレ補正装置は、一般的に、補正レンズの検出位置と目標位置との差に基づいてフィードバック制御(クローズ制御)で補正レンズを駆動することにより像ブレ補正を行う。このため像ブレ補正装置は、補正レンズの現在位置を検出するためのPSDやホール素子などの位置検出センサが必要である。このため、特許文献1および特許文献2のように複数の補正レンズを独立に駆動して像ブレ補正を行う像ブレ補正装置では、複数の補正レンズのそれぞれに対応する複数の位置検出センサが必要となり、構成が複雑化するとともにコストが増加する。
そこで本発明は、簡易な構成で低コストな像ブレ補正装置、レンズ装置、および、撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面としての像ブレ補正装置は、振れ情報と第1のレンズの位置情報とに基づいてフィードバック制御で該第1のレンズを駆動して、像ブレ補正を行う第1の補正手段と、前記振れ情報に基づいてオープン制御で第2のレンズを駆動して、前記像ブレ補正を行う第2の補正手段とを有する。
本発明の他の側面としてのレンズ装置は、第1のレンズと、第2のレンズと、前記像ブレ補正装置とを有する。
本発明の他の側面としての撮像装置は、前記レンズ装置と、前記第1のレンズおよび前記第2のレンズを含む撮像光学系を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子とを有する。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
本発明によれば、簡易な構成で低コストな像ブレ補正装置、レンズ装置、および、撮像装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第1の実施形態〕
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施形態における撮像装置(カメラシステム)について説明する。図1は、本実施形態における撮像装置100のブロック図である。
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施形態における撮像装置(カメラシステム)について説明する。図1は、本実施形態における撮像装置100のブロック図である。
本実施形態において、撮像装置100は、カメラ本体10(撮像装置本体)と交換レンズ11(レンズ装置)とから構成されたカメラシステムである。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、撮像装置本体とレンズ装置とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。
被写体からの撮影光束は、交換レンズ11の撮像光学系を通り、撮像素子102の面上に結像する。撮像素子102は、CMOSセンサやCCDセンサを有し、撮像光学系を介して形成された被写体像(光学像)を光電変換し、画像信号を出力する。映像信号処理部103は、撮像素子102から出力された画像信号に対して、信号増幅、A/D変換、フィルタ処理などの画像処理を実行する。また映像信号処理部103は、主被写体の判定などを行い、その判定結果(情報)は、カメラMPU101に出力される。実際の撮影の際には、ユーザが撮影スイッチ105(シャッターボタン)を押すことによる指令が撮影指示部104を介してカメラMPU101に送信されることにより、撮像装置100が露光開始などの撮像動作を開始する。
カメラMPU101は、通信ライン106を介して、交換レンズ11のレンズMPU111と相互に通信する。この通信では、カメラ本体10から交換レンズ11へのフォーカス駆動命令の送信、および、カメラ本体10または交換レンズ11の内部の動作状態や光学情報などのデータを送受信する。
交換レンズ11は、補正レンズ113(第1のレンズ)および補正レンズ116(第2のレンズ)を有する。補正レンズ113、116は、互いに独立して光軸OAに沿った方向(光軸方向)と直交する方向(例えばX方向、Y方向などであり、以下、「光軸直交方向」という)に移動することにより、像ブレ補正が可能である。なお、図1には示されていないが、補正レンズ113、116と、不図示の他のレンズとにより撮像光学系が構成される。位置検出部114(位置検出手段)は、補正レンズ113の移動量(光軸直交方向における位置情報)を検出する。駆動回路115は、補正レンズ113を光軸直交方向に駆動する。駆動回路115とレンズMPU111とにより第1の補正手段が構成される。駆動回路117は、補正レンズ116を光軸直交方向に駆動する。駆動回路117とレンズMPU111とにより第2の補正手段が構成される。また、第1の補正手段および第2の補正手段により像ブレ補正装置が構成される。
角速度センサ112(振れ検出手段)は、交換レンズ11に加わる回転振れ(振れ情報)を検出する。角速度センサ112により検出された振れ信号(振れ情報)は、レンズMPU111に入力される。レンズMPU111は、角速度周波数分離部118(分離手段)を有する。角速度周波数分離部118は、角速度センサ112から出力される角速度信号(振れ情報)を低周波成分(第1の周波数成分)と高周波成分(第1の周波数成分よりも高い第2の周波数成分)とに分離する。レンズMPU111は、角速度信号の高周波成分(振れ情報の第1の周波数成分)に基づいて、補正レンズ113の駆動目標信号(目標位置を示す信号)を算出する。そしてレンズMPU111は、補正レンズ113の駆動目標信号(目標位置を示す信号)と位置検出部114により検出された補正レンズ113の検出位置信号(検出位置、すなわち現在位置を示す信号)との差に応じた駆動信号を駆動回路115に出力する。駆動回路115は、レンズMPU111から出力された駆動信号に基づいて補正レンズ113を駆動し、像ブレ補正を行う。このように第1の補正手段(レンズMPU111および駆動回路115)は、振れ情報と補正レンズ113の位置情報とに基づいてフィードバック制御(クローズ制御)で補正レンズ113を駆動して像ブレ補正を行う。より好ましくは、第1の補正手段は、振れ情報に基づいて算出された補正レンズ113の目標位置と、補正レンズ113の検出位置(現在位置)との差分に基づいて像ブレ補正を行う。
またレンズMPU111は、角速度信号の低周波成分(振れ情報の第2の周波数成分)に基づいて、補正レンズ116の駆動目標信号を算出する。そしてレンズMPU111は、この駆動目標信号を駆動信号に変換し、駆動回路117に出力する。駆動回路117は、レンズMPU111から出力された駆動信号に基づいて補正レンズ116を駆動し、像ブレ補正を行う。このように第2の補正手段(レンズMPU111および駆動回路117)は、振れ情報に基づいてオープン制御で補正レンズ116を駆動し、像ブレ補正を行う。すなわち第2の補正手段は、補正レンズ116の位置情報を用いることなく(すなわち、位置検出手段を用いることなく)、補正レンズ116を駆動して像ブレ補正を行う。
次に、図2を参照して、角速度周波数分離部118について説明する。図2は、角速度周波数分離部118の説明図である。図2において、横軸は周波数、縦軸はゲイン(信号強度)をそれぞれ示している。角速度周波数分離部118は、バンドパスフィルタ201(BPF)およびハイパスフィルタ202(HPF)を有する。バンドパスフィルタ201は、角速度センサ112から出力される角速度信号(振れ情報)のオフセット成分および高周波信号を除去する。ハイパスフィルタ202は、角速度センサ112から出力される角速度信号の低周波信号を除去する。
ハイパスフィルタ202の出力信号は、補正レンズ113を駆動するための駆動目標信号に変換される。バンドパスフィルタ201の出力信号は、補正レンズ116を駆動するための駆動目標信号に変換される。振れ信号(振れ情報)の振幅は、一般的に、低周波ほど大きく、高周波ほど小さい。このため、駆動敏感度が同じレンズの場合、高周波成分からなる振れを補正するほうがレンズ駆動量として小さく、駆動信号として細かな分解能、すなわち、より高い駆動精度が必要になる。
次に、図3を参照して、本実施形態における像ブレ補正(交換レンズ11側の通信による割り込み動作)について説明する。図3は、像ブレ補正を示すフローチャートである。通信による割り込み動作は、カメラ本体10側から通信を受ける度に発生する。図3の各ステップは、主に、レンズMPU111により実行される。
まずステップS301において、レンズMPU111は、一定周期ごとに発生する像ブレ補正(像ブレ補正の割り込み動作)を開始する。続いてステップS302において、レンズMPU111は、角速度センサ112から出力された角速度信号(振れ情報)をA/D変換する。
続いてステップS303において、レンズMPU111(角速度周波数分離部118)は、A/D変換によりデジタル化された角速度信号(振れ情報)に対して、ハイパスフィルタ202を用いたフィルタ演算(HPF演算)を行う。これにより、角速度信号からオフセット成分が除去また低減される。続いてステップS304において、レンズMPU111は、フィルタ演算後の角速度信号(ハイパスフィルタ演算結果)に対して、積分演算を行う。これにより、角速度信号が角変位信号に変換される。
続いてステップS305において、レンズMPU111は、角変位信号から、補正レンズ113の駆動目標信号(SFTDRV1)、すなわち補正レンズ113の目標位置を算出する。続いてステップS306において、レンズMPU111は、位置検出部114により検出された補正レンズ113の位置検出信号(補正レンズ113の検出位置(現在位置)を示す信号)をA/D変換し、位置検出信号(SFTPST1)を取得する。
続いてステップS307において、レンズMPU111は、フィードバック演算(SFTDRV1−SFTPST1)を行い、フィードバック演算結果(DRVDT1)を取得する。続いてステップS308において、レンズMPU111は、フィードバック演算結果(DRVDT1)に対してフィルタ処理などを行い、補正レンズ113を駆動するための駆動信号を生成する。続いてステップS309において、レンズMPU111は、補正レンズ113の駆動信号を駆動回路115へ出力し、補正レンズ113を駆動する(すなわち、補正レンズ113を光軸直交方向に移動させる)。これにより、角速度センサ112により検出された角速度信号(振れ情報)に基づいて、像ブレを補正(低減)するように補正レンズ113が駆動される。
ステップS310において、レンズMPU111(角速度周波数分離部118)は、A/D変換によりデジタル化された角速度信号(振れ情報)に対して、バンドパスフィルタ201を用いたフィルタ演算(BPF演算)を行う。これにより、角速度信号からオフセット成分が除去また低減されるとともに、高周波成分が除去また低減され、低周波数成分の信号のみ(実質的に低周波数成分のみを含む信号)が抽出される。続いてステップS311において、レンズMPU111は、フィルタ演算後の角速度信号(バンドパスフィルタ演算結果)に対して、積分演算を行う。これにより、角速度信号が角変位信号に変換される。
続いてステップS312において、レンズMPU111は、角変位信号から、補正レンズ116の駆動目標信号(SFTDRV2)を算出する。続いてステップS313において、レンズMPU111は、補正レンズ116の駆動目標信号(SFTDRV2)に対してフィルタ処理などを行い、補正レンズ116を駆動するための駆動信号を生成する。続いてステップS314において、レンズMPU111は、補正レンズ116の駆動信号を駆動回路117へ出力し、補正レンズ116を駆動する(すなわち、補正レンズ116を光軸直交方向に移動させる)。これにより、角速度センサ112により検出された角速度信号(振れ情報)に基づいて、像ブレを補正(低減)するように補正レンズ116が駆動される。そしてステップS315に進み、像ブレ補正の割り込み動作を終了する。
以上のように、第1の補正手段(レンズMPU111および駆動回路115)は、補正レンズ113の位置情報(位置検出部114により検出された現在位置)を用いてフィードバック演算を行うクローズ制御(フィードバック制御)を行う。一方、第2の補正手段(レンズMPU111および駆動回路117)は、補正レンズ116の位置情報を用いることなく、オープン制御を行う。これにより、複数の補正レンズ113、116を用いて補正角を拡大する交換レンズ11(撮像装置100)において、一方の補正レンズに位置検出部(位置検出センサ)が不要となる。このため、簡易な構成で低コストな交換レンズ11(撮像装置100)を提供することができる。また本実施形態では、低周波数成分(第1の周波数成分)を含む手振れに起因する像ブレを補正するため、補正レンズ116をオープン制御で駆動する。一方、一般的に振れ量が小さく精度が要求される高周波成分の振れに起因する像ブレを補正するため、補正レンズ113をクローズ制御で駆動する。これにより、制御性を向上させ、かつ精度を高めた像ブレ補正が可能となる。
〔第2の実施形態〕
次に、図4を参照して、本発明の第2の実施形態における像ブレ補正(交換レンズ11側の通信による割り込み動作)について説明する。図4は、像ブレ補正を示すフローチャートである。通信による割り込み動作は、カメラ本体10側から通信を受ける度に発生する。図4の各ステップは、主に、レンズMPU111により実行される。なお本実施形態において、撮像装置(カメラ本体、交換レンズ)の基本構成は、図1を参照して実施例1にて説明した撮像装置100(カメラ本体10、交換レンズ11)と同様であるため、それらの説明は省略する。ただし本実施形態において、角速度周波数分離部118はなくてもよい。
次に、図4を参照して、本発明の第2の実施形態における像ブレ補正(交換レンズ11側の通信による割り込み動作)について説明する。図4は、像ブレ補正を示すフローチャートである。通信による割り込み動作は、カメラ本体10側から通信を受ける度に発生する。図4の各ステップは、主に、レンズMPU111により実行される。なお本実施形態において、撮像装置(カメラ本体、交換レンズ)の基本構成は、図1を参照して実施例1にて説明した撮像装置100(カメラ本体10、交換レンズ11)と同様であるため、それらの説明は省略する。ただし本実施形態において、角速度周波数分離部118はなくてもよい。
まずステップS401において、レンズMPU111は、一定周期ごとに発生する像ブレ補正(像ブレ補正の割り込み動作)を開始する。続いてステップS402において、レンズMPU111は、角速度センサ112から出力された角速度信号(振れ情報)をA/D変換する。続いてステップS403において、レンズMPU111は、A/D変換によりデジタル化された角速度信号(振れ情報)に対して、ハイパスフィルタを用いたフィルタ演算(HPF演算)を行う。これにより、角速度信号からオフセット成分が除去また低減される。
続いてステップS404において、レンズMPU111は、カメラMPU101との通信を介して、カメラMPU101がSW1信号(第1の指示信号)を受けているか否か(SW1がオンが否か)を確認する。カメラMPU101がSW1信号を受けている場合、ステップS405に進む。一方、カメラMPU101がSW1信号を受けていない場合、ステップS402に戻り、ステップS402〜S404を繰り返す。SW1信号とは、ユーザが撮影スイッチ105(シャッターボタン)を半押ししている状態(半押し状態)において、カメラ本体10(カメラMPU101)から交換レンズ11(レンズMPU111)へ半押し状態を伝える信号(撮影準備開始を表す信号)である。一般的に、カメラ本体10は、ユーザがシャッターボタンを半押しすることにより、撮影準備を開始し、測距、測光、および、手振れ補正動作などを行う。
続いてステップS405において、レンズMPU111は、カメラMPU101との通信を介して、カメラMPU101がSW2信号(第2の指示信号)を受けているか否か(SW2がオンか否か)を確認する。カメラMPU101がSW2信号を受けている場合、ステップS410に進む。一方、カメラMPU101がSW1信号を受けていない場合、ステップS406に進む。SW2信号とは、ユーザが撮影スイッチ105(シャッターボタン)を全押ししている状態(全押し状態)において、カメラ本体10(カメラMPU101)から交換レンズ11(レンズMPU111)へ全押し状態を伝える信号(撮影準備完了を表す信号)である。一般的に、カメラ本体10は、ユーザがシャッターボタンを全押しすることにより、撮影準備を完了し、露光開始動作などを行う。通常の撮影動作において、カメラMPU101がSW1信号を受けて、測距、測光、および、手振れ補正などを開始した後、SW2信号を受けて露光開始動作を行う。このため本実施形態では、SW1がオンであり、かつSW2がオフである場合のフロー(ステップS406〜S409)を先に説明する。
ステップS406において、レンズMPU111は、フィルタ演算後の角速度信号(ハイパスフィルタ演算結果)に対して、積分演算を行う。これにより、角速度信号が角変位信号に変換される。続いてステップS407において、レンズMPU111は、角変位信号から、補正レンズ116の駆動目標信号(SFTDRV2)を算出する。続いてステップS408において、レンズMPU111は、補正レンズ116の駆動目標信号(SFTDRV2)に対してフィルタ処理などを行い、補正レンズ116を駆動するための駆動信号を生成する。続いてステップS409において、レンズMPU111は、補正レンズ116の駆動信号を駆動回路117へ出力し、補正レンズ116を駆動する(すなわち、補正レンズ116を光軸直交方向に移動させる)。これにより、角速度センサ112により検出された角速度信号(振れ情報)に基づいて、像ブレを補正(低減)するように補正レンズ116が駆動される。
ステップS410において、レンズMPU111は、フィルタ演算後の角速度信号(ハイパスフィルタ演算結果)に対して、積分演算を行う。これにより、角速度信号が角変位信号に変換される。続いてステップS411において、レンズMPU111は、角変位信号から、補正レンズ113の駆動目標信号(SFTDRV1)、すなわち補正レンズ113の目標位置を算出する。続いてステップS412において、レンズMPU111は、位置検出部114により検出された補正レンズ113の位置検出信号(補正レンズ113の現在位置を示す信号)をA/D変換し、位置検出信号(SFTPST1)を取得する。
続いてステップS413において、レンズMPU111は、フィードバック演算(SFTDRV1−SFTPST1)を行い、フィードバック演算結果(DRVDT1)を取得する。続いてステップS414において、レンズMPU111は、フィードバック演算結果(DRVDT1)に対してフィルタ処理などを行い、補正レンズ113を駆動するための駆動信号を生成する。続いてステップS415において、レンズMPU111は、補正レンズ113の駆動信号を駆動回路115へ出力し、補正レンズ113を駆動する(すなわち、補正レンズ113を光軸直交方向に移動させる)。これにより、角速度センサ112により検出された角速度信号(振れ情報)に基づいて、像ブレを補正(低減)するように補正レンズ113が駆動される。そしてステップS315に進み、像ブレ補正の割り込み動作を終了する。
以上のように、レンズMPU111は、カメラMPU101がSW1信号を受けて撮影準備が開始されたと判定した場合、オープン制御で補正レンズ116を駆動して像ブレ補正を行う。SW1がオンであって、かつSW2がオフである場合、露光はまだ開始しておらず、実際の撮影は行われていない。このとき、像ブレ補正の精度は相対的に低くても構わないため、レンズMPU111はオープン制御で像ブレ補正を行う。一方、SW2がオンの状態は、撮影準備が完了した状態であり、露光中である可能性がある。そこでレンズMPU111は、補正レンズ113をクローズ制御で像ブレ補正を行い、像ブレ補正の精度がより高くなるようにする。このように本実施形態では、補正レンズ113はSW2がオンの状態である場合にのみ動作する。このため、露光開始時点で補正レンズ113が端付近に位置することにより補正ストロークが十分に確保できないという状況を防ぐことができる。
各実施形態のレンズ装置は、像ブレ補正を行うための複数のレンズを備え、少なくとも一つのレンズをオープン制御で駆動して像ブレ補正を行う。このため、少なくとも一つの位置検出センサが不要となる。したがって、各実施形態によれば、簡易な構成で低コストな像ブレ補正装置、レンズ装置、および、撮像装置を提供することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
例えば、各実施形態のレンズ装置は、2つのレンズおよびそれらに対応する2つの像ブレ補正手段を有するが、3つ以上のレンズおよびそれらに対応する3つ以上の像ブレ補正手段を設けてもよい。この場合、複数の像ブレ補正手段のうち少なくとも一つは、オープン制御でレンズを駆動する。
111 レンズMPU(第1の補正手段、第2の補正手段)
115 駆動回路(第1の補正手段)
117 駆動回路(第2の補正手段)
113 補正レンズ(第1のレンズ)
116 補正レンズ(第2のレンズ)
115 駆動回路(第1の補正手段)
117 駆動回路(第2の補正手段)
113 補正レンズ(第1のレンズ)
116 補正レンズ(第2のレンズ)
Claims (11)
- 振れ情報と第1のレンズの位置情報とに基づいてフィードバック制御で該第1のレンズを駆動して、像ブレ補正を行う第1の補正手段と、
前記振れ情報に基づいてオープン制御で第2のレンズを駆動して、像ブレ補正を行う第2の補正手段と、を有することを特徴とする像ブレ補正装置。 - 前記振れ情報を検出する振れ検出手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の像ブレ補正装置。
- 前記第1のレンズの位置情報を検出する位置検出手段を更に有することを特徴とする請求項1または2に記載の像ブレ補正装置。
- 前記第2の補正手段は、前記第2のレンズの位置情報を用いることなく該第2のレンズを駆動して、前記像ブレ補正を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の像ブレ補正装置。
- 前記第1の補正手段は、前記振れ情報に基づいて算出された前記第1のレンズの目標位置と、前記第1のレンズの検出位置との差分に基づいて像ブレ補正を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の像ブレ補正装置。
- 前記振れ情報を第1の周波数成分と第1の周波数成分よりも高い第2の周波数成分とに分離する分離手段を更に有し、
前記第1の像ブレ補正手段は、前記振れ情報のうち前記第2の周波数成分に基づいて前記第1のレンズを駆動し、
前記第2の像ブレ補正手段は、前記振れ情報のうち前記第1の周波数成分に基づいて前記第2のレンズを駆動する、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の像ブレ補正装置。 - 前記第2の補正手段は、第1の指示信号を受けた場合に前記像ブレ補正を行い、
前記第1の補正手段は、第2の指示信号を受けた場合に前記像ブレ補正を行う、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の像ブレ補正装置。 - 前記第1の指示信号は、撮影準備開始を表す信号であり、
前記第2の指示信号は、撮影準備完了を表す信号であることを特徴とする請求項7に記載の像ブレ補正装置。 - 前記振れ情報は、角速度信号であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の像ブレ補正装置。
- 第1のレンズと、
第2のレンズと、
振れ情報と前記第1のレンズの位置情報とに基づいてフィードバック制御で該第1のレンズを光軸方向と直交する方向に駆動して、像ブレ補正を行う第1の補正手段と、
前記振れ情報に基づいてオープン制御で前記第2のレンズを前記光軸方向と直交する方向に駆動して、像ブレ補正を行う第2の補正手段と、を有することを特徴とするレンズ装置。 - 第1のレンズと、
第2のレンズと、
前記第1のレンズおよび前記第2のレンズを含む撮像光学系を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子と、
振れ情報と前記第1のレンズの位置情報とに基づいてフィードバック制御で該第1のレンズを光軸方向と直交する方向に駆動して、像ブレ補正を行う第1の補正手段と、
前記振れ情報に基づいてオープン制御で前記第2のレンズを前記光軸方向と直交する方向に駆動して、像ブレ補正を行う第2の補正手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110278354A (zh) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | 佳能株式会社 | 镜头装置、相机、控制方法及存储介质 |
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