JP2019057868A - Actuator, lens unit having the same, imaging device, and aerial movable body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータに関し、特に、画像安定化用のアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、撮像装置、及び空中移動体に関する。 The present invention relates to an actuator, and more particularly, to an actuator for stabilizing an image, a lens unit including the actuator, an imaging device, and an air moving body.
特開２０１６−８５２６１号公報（特許文献１）には、像ブレ補正装置が記載されている。この像ブレ補正装置においては、振れ検出部である角速度センサから出力された信号を、信号増幅手段である増幅器で増幅し、増幅された信号をＡ／Ｄ変換器によってディジタル信号に変換している。さらに、変換されたディジタル信号は、ディジタル信号処理によりハイパスフィルタ、及びローパスフィルタが施され、振れ信号が生成される。像ブレ補正装置は、この振れ信号に応じて像振れ補正用のシフトレンズを移動させ、撮像素子に形成される光学像のブレを補正している。 Japanese Patent Laying-Open No. 2006-85261 (Patent Document 1) describes an image blur correction apparatus. In this image blur correction apparatus, a signal output from an angular velocity sensor as a shake detection unit is amplified by an amplifier as a signal amplifying means, and the amplified signal is converted into a digital signal by an A / D converter. . Further, the converted digital signal is subjected to a high-pass filter and a low-pass filter by digital signal processing, and a shake signal is generated. The image blur correction apparatus moves a shift lens for image blur correction according to the shake signal, and corrects the blur of the optical image formed on the image sensor.
しかしながら、特許文献１記載の像ブレ補正装置においては、角速度センサの検出信号に基づいて生成される振れ信号を十分な精度で取得することができないという問題がある。即ち、角速度センサからの出力信号を増幅する増幅器の利得を大きく設定しておくと、角速度センサから大振幅の信号が出力されたとき、増幅器の出力可能な電圧範囲をオーバーしてしまい、増幅器の出力信号が飽和してしまう。一方、増幅器の利得を小さく設定した場合には、増幅器の出力信号の飽和を回避することはできるが、角速度センサからの出力信号が小振幅である場合には、増幅器の出力信号をＡ／Ｄ変換した後のディジタル信号に、相対的に大きな量子化誤差が混入してしまう。このように、振れ信号が飽和したり、大きな量子化誤差が混入したりすると、この信号に基づく画像の安定化制御の精度が低下し、十分に画像を安定化することができないという問題がある。
However, the image blur correction apparatus described in
従って、本発明は、十分な精度で振れ信号を取得し、画像を安定化することができる画像安定化用のアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、撮像装置、及び空中移動体を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention provides an image stabilization actuator capable of acquiring a shake signal with sufficient accuracy and stabilizing an image, and a lens unit, an imaging apparatus, and an aerial moving body including the actuator. It is an object.
上述した課題を解決するために、本発明は、画像安定化用のアクチュエータであって、本体部と、撮像用の光学系及び／又は撮像素子が取り付けられた可動部と、本体部に対し、可動部を移動可能に支持する可動部支持機構と、可動部を本体部に対して駆動する可動部駆動装置と、本体部の振れを検出する振れセンサと、この振れセンサによる検出信号に基づいて、可動部駆動装置を制御して、撮像される画像を安定化させる制御装置と、を有し、この制御装置は、振れセンサから入力された検出信号を増幅する増幅器と、この増幅器で増幅されたアナログの検出信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器により変換されたディジタル信号を演算する演算装置と、を有し、増幅器は、入力された検出信号を所定の増幅率で増幅した第１の増幅信号と、入力された検出信号を第１の増幅信号よりも高い増幅率で増幅した第２の増幅信号と、を同時に出力するように構成され、Ａ／Ｄ変換器は、第１及び第２の増幅信号を、夫々、第１の増幅ディジタル信号及び第２の増幅ディジタル信号に変換し、演算装置は、第２の増幅ディジタル信号が増幅器において飽和していた場合には、第１の増幅ディジタル信号を利用して、飽和の影響が少ない出力ディジタル信号を生成することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an image stabilization actuator, which is a main body, a movable part to which an imaging optical system and / or an image sensor is attached, and a main body. Based on a movable part support mechanism that movably supports the movable part, a movable part drive device that drives the movable part with respect to the main body part, a shake sensor that detects the shake of the main body part, and a detection signal from the shake sensor A control unit that controls the movable unit driving device and stabilizes an image to be captured, and the control unit amplifies the detection signal input from the shake sensor, and is amplified by the amplifier. An A / D converter that converts the analog detection signal into a digital signal, and an arithmetic unit that calculates the digital signal converted by the A / D converter. The amplifier converts the input detection signal Predetermined increase A first amplified signal amplified at a rate and a second amplified signal obtained by amplifying the input detection signal at a higher amplification rate than the first amplified signal are simultaneously output, and A / D conversion is performed. The converter converts the first amplified signal and the second amplified signal into a first amplified digital signal and a second amplified digital signal, respectively, and the arithmetic unit determines that the second amplified digital signal is saturated in the amplifier. Is characterized in that an output digital signal with less influence of saturation is generated using the first amplified digital signal.
このように構成された本発明においては、可動部に撮像用の光学系及び／又は撮像素子が取り付けられており、この可動部が、可動部支持機構によって、本体部に対し支持されている。一方、振れセンサは本体部の振れを検出し、制御装置は、振れセンサが検出した検出信号に基づいて可動部駆動装置を制御し、撮像される画像を安定化させる。また、制御装置に備えられた増幅器は、振れセンサの検出信号を所定の増幅率で増幅した第１の増幅信号と、入力された検出信号を第１の増幅信号よりも高い増幅率で増幅した第２の増幅信号と、を同時に出力する。制御装置に備えられたＡ／Ｄ変換器は、第１及び第２の増幅信号を、夫々、第１の増幅ディジタル信号及び第２の増幅ディジタル信号に変換する。制御装置に備えられた演算装置は、第２の増幅ディジタル信号が増幅器において飽和していた場合には、第１の増幅ディジタル信号を利用して、飽和の影響が少ない出力ディジタル信号を生成する。 In the present invention configured as described above, an imaging optical system and / or an imaging element is attached to the movable part, and the movable part is supported with respect to the main body by the movable part support mechanism. On the other hand, the shake sensor detects the shake of the main body, and the control device controls the movable part driving device based on the detection signal detected by the shake sensor, and stabilizes the image to be captured. The amplifier provided in the control device amplifies the first amplified signal obtained by amplifying the detection signal of the shake sensor at a predetermined amplification factor, and the input detection signal at a higher amplification factor than the first amplified signal. The second amplified signal is output simultaneously. An A / D converter provided in the control device converts the first and second amplified signals into a first amplified digital signal and a second amplified digital signal, respectively. When the second amplified digital signal is saturated in the amplifier, the arithmetic unit provided in the control device generates an output digital signal that is less affected by saturation by using the first amplified digital signal.
このように構成された本発明によれば、増幅器が、第１の増幅信号と、第１の増幅信号よりも増幅率が高い第２の増幅信号を出力し、第２の増幅信号をＡ／Ｄ変換した第２の増幅ディジタル信号が飽和していた場合には、第１の増幅ディジタル信号を利用して、飽和の影響が少ない出力ディジタル信号が生成される。この結果、振れセンサからの検出信号の振幅が小さい場合には、増幅器の増幅率が高い第２の増幅信号により、量子化誤差の発生が抑制される。また、振れセンサからの検出信号の振幅が大きい場合には、増幅器の増幅率が低い第１の増幅信号に基づいて、増幅器における飽和の影響が抑制される。これにより、十分な精度で振れ信号を取得することができ、高い精度で画像を安定化させることができる。 According to the present invention configured as described above, the amplifier outputs the first amplified signal and the second amplified signal having an amplification factor higher than that of the first amplified signal, and the second amplified signal is converted to A / A. If the D-converted second amplified digital signal is saturated, an output digital signal that is less affected by saturation is generated using the first amplified digital signal. As a result, when the amplitude of the detection signal from the shake sensor is small, the occurrence of quantization error is suppressed by the second amplified signal having a high amplification factor. Further, when the amplitude of the detection signal from the shake sensor is large, the influence of saturation in the amplifier is suppressed based on the first amplified signal having a low amplification factor. Thereby, a shake signal can be acquired with sufficient accuracy, and an image can be stabilized with high accuracy.
本発明の画像安定化用のアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、撮像装置、及び空中移動体によれば、十分な精度で振れ信号を取得し、画像を安定化することができる。 According to the actuator for image stabilization of the present invention, the lens unit including the actuator, the imaging apparatus, and the air moving body, it is possible to acquire a shake signal with sufficient accuracy and stabilize the image.
＜第１実施形態＞
（カメラの構成）
添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。まず、図１乃至図５を参照して、本発明の第１実施形態によるカメラを説明する。図１は本発明の第１実施形態によるカメラの断面図である。
<First Embodiment>
(Camera configuration)
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, a camera according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of a camera according to a first embodiment of the present invention.
図１に示すように、本発明の実施形態の撮像装置であるカメラ１は、レンズユニット２と、撮像装置本体であるカメラ本体４と、を有する。レンズユニット２は、レンズ鏡筒６と、このレンズ鏡筒の中に配置された複数のレンズ８と、像振れ補正用レンズ１６を所定の平面内で移動させる画像安定化用のアクチュエータ１０と、レンズ鏡筒６の振動を検出する振れセンサであるジャイロ３４と、を有する。
As shown in FIG. 1, a
本発明の実施形態のカメラ１は、ジャイロ３４によって振動を検出し、検出された振動に基づいてアクチュエータ１０を作動させて像振れ補正用レンズ１６を移動させ、カメラ本体４内の撮像素子４ａに結像される画像を安定化させている。本実施形態においては、ジャイロ３４として、圧電振動ジャイロを使用し、レンズ鏡筒６の振れ角速度を検出している。また、振れセンサとして、振れ角加速度や、振れ加速度を測定するセンサを使用することもできる。なお、本実施形態においては、撮像用の光学系の一部である像振れ補正用レンズ１６は、１枚のレンズによって構成されているが、画像を安定させるためのレンズは、複数枚のレンズ群であっても良い。本明細書において、像振れ補正用レンズとは、画像を安定させるための１枚のレンズ及びレンズ群を含むものとする。
In the
レンズユニット２は、カメラ本体４に取り付けられ、入射した光を撮像素子４ａの表面に結像させるように構成されている。概ね円筒形のレンズ鏡筒６は、内部に複数のレンズ８を保持しており、一部のレンズ８を移動させることによりピント調整を可能としている。
The lens unit 2 is attached to the camera body 4, and is configured to form an image of incident light on the surface of the
（アクチュエータの構成）
次に、図２を参照して、本発明の第１実施形態による像振れ補正用のアクチュエータ１０を説明する。図２はアクチュエータ１０の分解斜視図である。
(Configuration of actuator)
Next, the image
図２に示すように、アクチュエータ１０は、レンズ鏡筒６内に固定された本体部である固定板１２と、この固定板１２に対して並進移動及び回転移動可能に支持された可動部である移動枠１４と、この移動枠１４を固定板１２に対して支持する可動部支持機構である３つのスチールボール１８と、を有する。固定板１２及び移動枠１４は互いに平行に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
さらに、図２に示すように、アクチュエータ１０は、固定板１２に対を為すように取り付けられた第１駆動用マグネット２２ａ、第２駆動用マグネット２２ｂ及び第３駆動用マグネット２２ｃを有する。また、アクチュエータ１０は、移動枠１４に取り付けられた第１駆動用コイル２０ａ、第２駆動用コイル２０ｂ、及び第３駆動用コイル２０ｃと、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの内側に夫々配置された第１、第２、第３位置検出素子である第１磁気センサ２４ａ、第２磁気センサ２４ｂ、第３磁気センサ２４ｃと、を有する。
Further, as shown in FIG. 2, the
なお、固定板１２に取り付けられた第１駆動用マグネット２２ａは、移動枠１４に取り付けられた第１駆動用コイル２０ａに対向するように配置されている。同様に、第２駆動用マグネット２２ｂは第２駆動用コイル２０ｂに対向するように配置され、第３駆動用マグネット２２ｃは第３駆動用コイル２０ｃに対向するように配置されている。なお、本実施形態において、第１駆動用マグネット２２ａと第１駆動用コイル２０ａの対、第２駆動用マグネット２２ｂと第２駆動用コイル２０ｂの対、及び第３駆動用マグネット２２ｃと第３駆動用コイル２０ｃの対は、夫々可動部駆動装置として機能する。
The
さらに、図１に示すように、アクチュエータ１０は、ジャイロ３４によって検出された振動と、第１、第２、第３磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって検出された移動枠１４の位置情報に基づいて、第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに流す電流を制御する制御装置であるコントローラ３６を有する。
Further, as shown in FIG. 1, the
アクチュエータ１０は、レンズ鏡筒６に固定された固定板１２に対し、移動枠１４を、撮像素子４ａに平行な平面内で並進移動させる。これにより移動枠１４に取り付けられた像振れ補正用レンズ１６は、レンズ鏡筒６が振動した場合にも撮像素子４ａに結像される像が乱れることがないように駆動される。
The
次に、図２に示すように、固定板１２は概ねドーナツ板状の形状を有し、その中に駆動用マグネット２２ａ、２２ｂ、２２ｃが夫々埋め込まれている。これらの駆動用マグネットは、その中心が、レンズユニット２の光軸Ａを中心とする円の円周上にそれぞれ配置されている。本実施形態においては、第１、第２、第３駆動用マグネット２２ａ、２２ｂ、２２ｃは光軸Ａを中心とする円周上に、中心角１２０゜ずつ間隔をあけて、等間隔に配置されている。また、第１駆動用マグネット２２ａは、光軸Ａの鉛直上方に配置されている。
Next, as shown in FIG. 2, the fixed
また、本実施形態においては、図２に示すように、第１駆動用マグネット２２ａは、長方形の２つの部分磁石から構成されている。これらの部分磁石は、光軸Ａを中心とする円の半径方向に向けられた磁極境界線の両側に、磁極境界線に対して対称に配置されている。換言すれば、２つの部分磁石の中間を通る半径方向の直線が、第１駆動用マグネット２２ａの磁極境界線となる。同様に、第２駆動用マグネット２２ｂ、第３駆動用マグネット２２ｃも、長方形の２つの部分磁石から夫々構成され、これらの部分磁石の間に磁極境界線が形成される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
次に、図２に示すように、移動枠１４は、像振れ補正用レンズ１６を取り囲む概ねリング状のリング部１４ａと、このリング部１４ａから放射方向に突出するように形成された３つのコイル取付部１４ｂを有し、固定板１２と平行に重なるように配置されている。リング部１４ａの内側には、像振れ補正用レンズ１６が取り付けられている。
Next, as shown in FIG. 2, the moving
リング部１４ａの光軸Ａを中心とする円の円周上に各コイル取付部１４ｂが設けられ、これらに第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃが取り付けられている。これら第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、固定板１２に取り付けられた第１、第２、第３駆動用マグネット２２ａ、２２ｂ、２２ｃに夫々対向する位置に取り付けられている。即ち、本実施形態においては、第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、光軸Ａを中心とする円の円周上に等間隔に配置され、第１駆動用コイル２０ａが光軸Ａの鉛直上方に位置するように配置されている。
Each
また、第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、夫々、その巻線が角の丸い長方形状に巻かれた扁平なコイルである。各駆動用コイルは、その短辺を横切る中心線が光軸Ａを中心とする円の半径方向に向けられるように配置されている。即ち、各駆動用コイルは、その短辺が、光軸Ａを中心とする円の接線方向に向くように配置されている。
The first, second, and
次に、図２に示すように、３つのスチールボール１８は、固定板１２と移動枠１４の間に挟持され、光軸Ａを中心とする円の円周上に、夫々中心角１２０゜の間隔を隔てて配置されている。各スチールボール１８は、固定板１２の、各スチールボール１８に対応する位置に形成された凹部３０の中に配置され、脱落が防止される。これにより、移動枠１４は固定板１２に平行な平面上に支持され、各スチールボール１８が挟持されながら転がることによって、移動枠１４の固定板１２に対する任意の方向の並進運動及び回転運動が許容される。
Next, as shown in FIG. 2, the three
また、本実施形態においては、スチールボール１８として鋼製の球体を使用しているが、例えば、樹脂製の球体で移動枠１４を固定板１２に対して支持することもできる。また、移動枠は、スチールボールを使用せず、滑らかに摺動可能な摺動面によって支持することもでき、固定板に対して、移動枠を光軸に直交する平面内で移動可能に支持する任意の機構を、可動部支持機構として使用することができる。
Further, in the present embodiment, a steel sphere is used as the
さらに、アクチュエータ１０は、移動枠１４を固定板１２に吸着させるための、移動枠１４に取り付けられた３つの吸着用ヨーク２８を有する。図２に示すように、吸着用ヨーク２８は、移動枠１４のコイル取付部１４ｂの裏側（駆動用コイルの反対側）に取り付けられた長方形板状の磁性体であり、固定板１２に取り付けられた各駆動用マグネットと夫々対応するように配置されている。各駆動用マグネットがこれらの吸着用ヨーク２８に及ぼす磁力により、移動枠１４は固定板１２に吸着され、これらの間に各スチールボール１８が挟持される。
Further, the
次に、各駆動用マグネット及び駆動用コイルによって生成される駆動力について説明する。
図２に示すように、固定板１２に取り付けられた第１駆動用マグネット２２ａは、その磁極境界線が、駆動用マグネットの各部分磁石の中間を通るように位置すると共に、各部分磁石は、その厚さ方向にも極性が変化している。本実施形態においては、駆動用マグネット２２ａは、図２における左側の部分磁石の表面がＳ極、右側がＮ極に着磁され、各部分磁石の裏側は磁極が反対になっている。なお、本明細書において、磁極境界線とは、Ｓ極に着磁された領域と、Ｎ極に着磁された領域の中間（中心）を通る線を言うものとする。
Next, the driving force generated by each driving magnet and driving coil will be described.
As shown in FIG. 2, the
この着磁により、駆動用マグネット２２ａと、これに対応して配置されている吸着用ヨーク２８の間に磁力線が形成され、これらの間に配置されている第１駆動用コイル２０ａに磁気を及ぼす。この駆動用マグネット２２ａによる磁気は、主に、長方形の第１駆動用コイル２０ａの長辺の部分に作用する。これにより、第１駆動用コイル２０ａに電流が流れると、駆動用マグネット２２ａとの間に、水平方向の駆動力が発生する。
Due to this magnetization, magnetic lines of force are formed between the driving
固定板１２に取り付けられた第２駆動用マグネット２２ｂ、及び第３駆動用マグネット２２ｃも、第１駆動用マグネット２２ａと同様に着磁されており、移動枠１４への取り付け方向が夫々１２０゜ずつ回転されている。これにより、第２、第３駆動用コイル２０ｂ、２０ｃに電流が流れると、第２、第３駆動用マグネット２２ｂ、２２ｃとの間に、光軸Ａを中心とする円の接線方向の駆動力が夫々発生する。従って、本実施形態においては、第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、及び第１、第２、第３駆動用マグネット２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、可動部駆動装置として機能する。
The
次に、図２に示すように、各駆動用コイルの内側には、第１磁気センサ２４ａ、第２磁気センサ２４ｂ、及び第３磁気センサ２４ｃが夫々配置されている。第１、第２、第３磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃは移動枠１４の位置を測定するように構成されている。各磁気センサは、移動枠１４の固定板１２に対する移動量を、各駆動用コイルに電流が流れることにより発生する駆動力の作用線に平行な方向（磁極境界線に直交する方向）について検出する。また、各磁気センサは、移動枠１４が制御中心位置にあるとき（像振れ補正用レンズ１６の光軸がレンズユニット２の光軸と一致しているとき）、その感度中心点が、各駆動用マグネットの磁極境界線上に位置するように配置されている。本実施形態においては、磁気センサとしてホール素子を使用している。
Next, as shown in FIG. 2, a first
磁気センサからの出力信号は、磁気センサの感度中心点が駆動用マグネットの磁極境界線上に位置する場合には概ね０であり、移動枠１４が移動し、磁気センサの感度中心点が駆動用マグネットの磁極境界線上から外れると、磁気センサの出力信号が変化する。アクチュエータ１０の通常の作動中においては、駆動用マグネットの移動量が微小であるため、駆動用マグネットの磁極境界線に直交する方向の移動距離にほぼ比例した信号が各磁気センサから出力される。
The output signal from the magnetic sensor is approximately 0 when the sensitivity center point of the magnetic sensor is located on the magnetic pole boundary of the driving magnet, the moving
このため、第１磁気センサ２４ａは移動枠１４の水平方向の並進移動量にほぼ比例した信号を出力する。第２、第３磁気センサ２４ｂ、２４ｃは移動枠１４の、鉛直軸に対して約１２０゜ずつ傾斜した方向の並進移動量にほぼ比例した信号を出力する。これら第１、第２、第３磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって検出された信号に基づいて、移動枠１４が固定板１２に対して並進移動及び回転移動した位置を特定することができる。
For this reason, the first
（コントローラの構成）
次に、図３を参照して、コントローラ３６の構成を説明する。図３は、コントローラ３６の概略構成を示すブロック図である。
図３に示すように、コントローラ３６は、ジャイロ３４から入力された検出信号を増幅する増幅器４０と、増幅器４０で増幅されたアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４２と、Ａ／Ｄ変換器４２により変換されたディジタル信号を演算する演算装置４４と、を有する。さらに、コントローラ３６は、演算装置４４により生成された出力ディジタル信号に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタ４６と、低周波成分を除去するハイパスフィルタ４８と、ハイパスフィルタ４８からの出力信号を積分する積分器５０と、を有する。加えて、コントローラ３６は、積分器５０からの出力信号に基づいて、移動枠１４を移動させるべき位置を指令する位置指令信号を生成する指令信号生成器５２を有する。
(Configuration of controller)
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 3, the
一方、コントローラ３６は、各磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃから入力された検出信号を増幅する増幅器５４と、増幅器５４で増幅されたアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５６と、像振れ補正用レンズ１６の位置を計算する位置演算器５８と、駆動信号生成器６０と、Ｄ／Ａ変換器６２と、を有する。なお、コントローラ３６は、マイクロプロセッサ、メモリ、及びこれらを作動させるプログラム（以上、図示せず）等を備えており、これらによってコントローラ３６におけるディジタル信号処理が実現されている。
On the other hand, the
増幅器４０は、ジャイロ３４から出力されたアナログ電圧の検出信号を増幅するアナログ信号のアンプである。具体的には、ジャイロ３４は、レンズ鏡筒６のヨー方向の回転角速度、及びピッチ方向の回転角速度を示すアナログ信号を出力し、増幅器４０は、ジャイロ３４から入力した各アナログ信号を所定のゲイン（利得）で電圧増幅して出力するように構成されている。なお、ジャイロ３４から出力されたヨー方向、及びピッチ方向のアナログ信号は、コントローラ３６の内部において別々に処理されるが、両者の処理は同様であるため、以下では、１系統の信号処理のみ説明する。
The
Ａ／Ｄ変換器４２は、増幅器４０において増幅されたアナログ信号を、ディジタル信号に変換するように構成されている。コントローラ３６の内部におけるＡ／Ｄ変換器４２以降のジャイロ３４からの検出信号の処理は、ディジタル信号処理により実行される。
The A /
演算装置４４は、Ａ／Ｄ変換器４２によってディジタル信号に変換されたジャイロ３４の検出信号をディジタル処理し、所定の出力ディジタル信号を生成するように構成されている。演算装置４４における信号処理の詳細は後述する。
ローパスフィルタ４６は、演算装置４４から出力された出力ディジタル信号にディジタル演算を施すことにより、信号中の高周波成分を除去するように構成されている。これにより、ジャイロ３４からの入力信号に含まれるノイズ等が除去される。
The
The low-
ハイパスフィルタ４８は直流成分除去回路であり、ローパスフィルタ４６から出力された出力ディジタル信号にディジタル演算を施すことにより、信号中の所定周波数以下の成分を除去するように構成されている。本実施形態においては、ジャイロ３４から出力されるアナログ信号は、アース電位よりも高い所定の基準電圧を中心に、アース電位よりも高い電位で変動する信号として出力される。ハイパスフィルタ４８においては、これをディジタル値に変換した信号において、直流成分を除去し、ディジタル値におけるゼロ（アース電位に対応）を中心としてプラス及びマイナス側に変動する信号に変換する。なお、増幅器４０においては、直流成分を有するジャイロ３４からの出力信号が、基準電圧を基準として増幅される。例えば、ジャイロ３４からの出力信号が１．５Ｖを基準電圧として１〜２Ｖの範囲で変動する信号である場合、この信号を（例えば、３倍に）増幅する増幅器は、１．５Ｖを基準電圧として信号を増幅し、０〜３Ｖの範囲で変動する信号を出力する。
The high-
積分器５０は積分回路であり、ハイパスフィルタ４８から出力された信号を、ディジタル信号処理により時間積分するように構成されている。上記のように、ジャイロ３４は、ヨー方向の回転角速度、及びピッチ方向の回転角速度を示すアナログ信号を出力するように構成されているので、これらの回転角速度の信号を夫々時間で１回積分することにより、ヨー方向、ピッチ方向の回転角度を得ることができる。なお、振れセンサとして、回転角加速度を測定するセンサを使用した場合には、各方向の回転角加速度の信号を夫々時間で２回積分することにより、各方向の回転角度を得ることができる。また、振れセンサとして、加速度を測定するセンサを使用した場合には、各方向の加速度の信号を夫々時間で２回積分することにより、各方向の変位量を得ることができる。
The
指令信号生成器５２は、積分器５０によって計算された各方向の回転角度に基づいて、その振れ（回転角度）を補正するために必要な、像振れ補正用レンズ１６の位置を計算するように構成されている。即ち、像振れ補正用レンズ１６を指令信号生成器５２によって計算された指令位置に移動させることにより、レンズユニット２に入射した光の光軸が曲げられ、レンズユニット２の振れによる画像のブレが相殺される。具体的には、指令信号生成器５２は、像振れ補正用レンズ１６を支持する移動枠１４の水平方向の移動量をヨー方向の回転角に基づいて計算し、鉛直方向の移動量をピッチ方向度の回転角に基づいて計算し、それらを指令信号として出力する。
The command signal generator 52 calculates the position of the image
一方、増幅器５４は、各磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃから出力されたアナログ電圧の検出信号を、増幅するアナログ信号のアンプである。具体的には、各磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、移動枠１４の、初期位置からの移動量を示すアナログ信号を出力し、増幅器５４は、各磁気センサから入力した各アナログ信号を所定のゲイン（利得）で電圧増幅して出力するように構成されている。
On the other hand, the
即ち、上記のように、各磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、各駆動用マグネット２２ａ、２２ｂ、２２ｃに夫々対向して配置されている（図２）。ここで、移動枠１４が初期位置に位置する状態（像振れ補正用レンズ１６の光軸と、他のレンズ８の光軸が一致する状態）では、各磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、各駆動用マグネット２２ａ、２２ｂ、２２ｃの着磁境界線上に位置している。移動枠１４が初期位置から移動されると、各磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、対応する駆動用マグネットの着磁境界線からの距離に応じたアナログ電圧信号を夫々出力し、増幅器５４はこれらの信号を夫々別々に増幅する。
That is, as described above, the
Ａ／Ｄ変換器５６は、各磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃから出力され、増幅器５４によって夫々増幅されたアナログの電圧信号を、ディジタル信号に変換するように構成されている。コントローラ３６の内部におけるＡ／Ｄ変換器５６以降の各磁気センサからの検出信号の処理は、ディジタル信号処理により実行される。なお、各磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃからの出力信号は、Ａ／Ｄ変換器５６によって別々にディジタル信号に変換され、各磁気センサの、対応する着磁境界線からの移動距離を表すディジタル信号が夫々生成される。
The A /
位置演算器５８は、Ａ／Ｄ変換器５６かによって変換されたディジタル信号に基づいて、移動枠１４の、初期位置からの変位量を計算するように構成されている。即ち、位置演算器５８は、各磁気センサの、対応する着磁境界線からの移動距離に基づいて、幾何学的な関係から、移動枠１４の水平方向及び鉛直方向の位置を計算するように構成されている。
The
駆動信号生成器６０は、位置演算器５８によって計算された現在の移動枠１４の位置と、指令信号生成器５２によって生成された位置指令信号によって指示される移動枠１４の位置の差に基づいて駆動信号を生成するように構成されている。具体的には、駆動信号生成器６０は、位置演算器５８によって計算された移動枠１４の水平方向位置と位置指令信号によって指示された移動枠１４の水平方向位置の差、及び移動枠１４の鉛直方向位置と指示された鉛直方向位置の差に基づいて、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対する駆動信号を生成する。即ち、移動枠１４が位置指令信号によって指示された位置に移動されるように、各駆動用コイルに供給すべき電流値が決定される。
The
Ｄ／Ａ変換器６２は、駆動信号生成器６０によって計算された各駆動用コイルコイルに供給する電流値を、アナログの電流に変換し、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに供給するように構成されている。各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに電流を流すことにより、各駆動用コイルと各駆動用マグネットとの間に駆動力が発生し、移動枠１４は位置指令信号によって指示された位置に移動される。
The D /
（コントローラにおける信号処理）
次に、図４及び図５を参照して、コントローラに備えられた増幅器、Ａ／Ｄ変換器及び演算装置における信号処理を説明する。
図４は、ジャイロ３４の検出信号に対する増幅器４０、Ａ／Ｄ変換器４２及び演算装置４４における信号処理を示すブロック図である。図５は、コントローラ３６内において処理される信号の一例を模式的に示す図である。なお、上述したように、ジャイロ３４はヨー方向及びピッチ方向の角速度信号を出力するが、以下に説明する信号処理は、各角速度信号に対して別々に、同様の処理が並列的に実行される。
(Signal processing in the controller)
Next, with reference to FIGS. 4 and 5, signal processing in the amplifier, the A / D converter, and the arithmetic unit provided in the controller will be described.
FIG. 4 is a block diagram showing signal processing in the
まず、本実施形態において、増幅器４０は、所定のゲインを有する第１増幅器４０ａと、この第１増幅器４０ａよりも大きなゲインを有する第２増幅器４０ｂから構成されている。ジャイロ３４による検出信号は、これら第１増幅器４０ａ及び第２増幅器４０ｂに並列的に入力される。即ち、第１増幅器４０ａ及び第２増幅器４０ｂには、夫々同一の信号が入力される。第１増幅器４０ａに入力された検出信号は所定の増幅率で増幅されて、第１の増幅信号として出力され、第２増幅器４０ｂに入力された検出信号は第１の増幅信号よりも高い増幅率で増幅されて、第２の増幅信号として出力される。これら第１及び第２の増幅信号は、増幅器４０から同時に出力される。
First, in this embodiment, the
図５の(i)欄は、第１増幅器４０ａから出力された信号の一例を模式的に示すものであり、(ii)欄は、第２増幅器４０ｂから出力された信号の一例を模式的に示すものである。
まず、(i)欄に示す第１の増幅信号は、ゲインの小さい第１増幅器４０ａによって増幅された信号であるため、全体に振幅が小さくなっている。これに対し、(ii)欄に示す第２の増幅信号は、ゲインが大きい第２増幅器４０ｂによって増幅された信号であるため、全体に振幅は大きいが、(ii)欄中の楕円で囲んだ部分で波形が平坦になっている。これは、第２増幅器４０ｂはゲインが大きいため、増幅された第２の増幅信号が振幅の大きい部分で、第２増幅器４０ｂの最大出力電圧を超えてしまい、信号電圧が飽和したためである。
The column (i) in FIG. 5 schematically shows an example of the signal output from the
First, since the first amplified signal shown in the column (i) is a signal amplified by the
次いで、第１増幅器４０ａ及び第２増幅器４０ｂで増幅された第１、第２の増幅信号は、Ａ／Ｄ変換器４２の第１Ａ／Ｄ変換器４２ａ及び第２Ａ／Ｄ変換器４２ｂにおいて第１の増幅ディジタル信号及び第２の増幅ディジタル信号に夫々変換される。
Next, the first and second amplified signals amplified by the
次に、第１Ａ／Ｄ変換器４２ａにおいて変換された第１の増幅ディジタル信号は、演算装置４４に内蔵されたディジタル増幅回路４４ａにおいて、数値演算により所定の倍率に増幅される。ここで、ディジタル増幅回路４４ａは、第１の増幅ディジタル信号を、第２の増幅ディジタル信号と同一の増幅率まで増幅する。即ち、ディジタル増幅回路４４ａは、第１増幅器４０ａの増幅率Ｘ１［ｄＢ］とディジタル増幅回路４４ａの増幅率ＸＤ［ｄＢ］とを乗じた増幅率が、第２増幅器４０ｂの増幅率Ｘ２［ｄＢ］と等しくなるように構成されている。
即ち、各増幅器とディジタル増幅回路の増幅率（［ｄＢ］）の間には、
ＸＤ［ｄＢ］＝Ｘ２［ｄＢ］−Ｘ１［ｄＢ］ （１）
の関係が成り立つ。
Next, the first amplified digital signal converted by the first A /
That is, between the amplification factor ([dB]) of each amplifier and the digital amplifier circuit,
XD [dB] = X2 [dB] −X1 [dB] (1)
The relationship holds.
次に、図５の(iii)欄は、ディジタル増幅回路４４ａから出力されたディジタル信号の一例を模式的に示すものであり、(iv)欄は、第２Ａ／Ｄ変換器４２ｂから出力されたディジタル信号の一例を模式的に示すものである。
ここで、図５の(iii)欄に示す波形は、振幅の小さい(i)欄に示すアナログ信号波形を、Ａ／Ｄ変換後、ディジタル増幅回路４４ａによりディジタル演算で増幅したものであるため、比較的大きな量子化誤差が発生し、信号が階段状になっている。
Next, column (iii) in FIG. 5 schematically shows an example of a digital signal output from the
Here, the waveform shown in the column (iii) of FIG. 5 is an analog signal waveform shown in the column (i) having a small amplitude, which is A / D converted and then amplified by a digital operation by the
一方、(iv)欄に示す波形は、振幅の大きい(ii)欄に示すアナログ信号波形を、Ａ／Ｄ変換後したものであるため、大きな量子化誤差は発生していない。しかしながら、アナログ信号の段階（(ii)欄の波形）で振幅が大きくなりすぎ、大振幅の部分（(iv)欄中の楕円で囲んだ部分）で波形が飽和し、平坦になっている。なお、第１、第２増幅器４０ａ、４０ｂとディジタル増幅回路４４ａの増幅率の間には上記の式（１）の関係が成り立つため、第１、第２増幅器において信号が飽和していない場合には、(iii)欄に示す波形と(iv)欄に示す波形は、ほぼ同一の振幅になる。
On the other hand, the waveform shown in the column (iv) is obtained by performing A / D conversion on the analog signal waveform shown in the column (ii) having a large amplitude, so that a large quantization error does not occur. However, the amplitude becomes too large at the stage of the analog signal (the waveform in the column (ii)), and the waveform is saturated and flattened at the large amplitude portion (the portion surrounded by the ellipse in the column (iv)). Since the relationship of the above equation (1) is established between the amplification factors of the first and
次に、演算装置４４は、コンパレータ回路４４ｂ、及びマルチプレクサ回路４４ｃを備えており、ディジタル増幅回路４４ａからの出力信号、及び第２Ａ／Ｄ変換器４２ｂからの出力信号は、これらの回路に夫々入力される。
Next, the
コンパレータ回路４４ｂは、ディジタル増幅回路４４ａからの出力信号と、第２Ａ／Ｄ変換器４２ｂからの出力信号を比較し、それらの値が所定の閾値以上異なっている場合には、マルチプレクサ回路４４ｃに切替信号を出力するように構成されている。図５に示す例においては、(iii)欄に示す波形と(iv)欄に示す波形がコンパレータ回路４４ｂに入力され、(iv)欄の楕円で囲んだ部分では、それらの間の差が大きくなる（差が所定の閾値以上になる）ため、切替信号が出力される。このように、演算装置４４に備えられたコンパレータ回路４４ｂは、ディジタル増幅回路４４ａで増幅された第１の増幅ディジタル信号の振幅と、第２の増幅ディジタル信号の振幅を比較することにより、第２の増幅ディジタル信号が第２増幅器４０ｂにおいて飽和しているか否かを判断する。
The
演算装置４４に備えられたマルチプレクサ回路４４ｃは、第２Ａ／Ｄ変換器４２ｂから出力された第２の増幅ディジタル信号（(図５の(iv)欄）が第２増幅器４０ｂにおいて飽和していた場合には、第１の増幅ディジタル信号を利用して出力ディジタル信号を生成するように構成されている。即ち、マルチプレクサ回路４４ｃは、入力された第１の増幅ディジタル信号に基づく信号（(図５の(iii)欄）と第２の増幅ディジタル信号（(図５の(iv)欄）を、コンパレータ回路４４ｂからの切替信号に基づいて切り替えて出力ディジタル信号を生成するように構成されている。具体的には、マルチプレクサ回路４４ｃは、コンパレータ回路４４ｂからの切替信号が入力されていない状態では、入力された第２の増幅ディジタル信号をそのまま出力し、切替信号が入力されると、ディジタル増幅回路４４ａからの出力信号に切り替えて信号を出力する。
The
次いで、マルチプレクサ回路４４ｃから出力された出力ディジタル信号は、ローパスフィルタ４６、及びハイパスフィルタ４８を介して積分器５０に出力される。上記のように、積分器５０では、回転角速度を表すディジタル信号が時間で１回積分され、回転角度を表すディジタル信号に変換される。ハイパスフィルタ４８以降の信号処理については、図３に基づいて説明したとおりである。
Next, the output digital signal output from the
ここで、例えば、回転角速度の信号波形が余弦波状に変化した場合、これを積分した回転角度の信号波形は、回転角速度に対して９０度位相がずれた正弦波状の波形となる。このため、回転角速度波形がゼロ点を横切る部分は、回転角度波形の頂点の部分に対応する。この回転角度波形の頂点の部分は、振れ角度の振幅を規定する部分であるため、画像を安定化するための制御にとって非常に重要である。本実施形態においては、増幅率が大きい第２増幅器４０ｂを備えることにより、回転角速度波形がゼロ点を横切る付近の波形を、少ない量子化誤差で精度良く取得することができるので、回転角度波形のなかで重要な頂点の部分の波形を精度良く求めることができる。これにより、高い精度で画像安定化制御を実行することができる。
Here, for example, when the signal waveform of the rotation angular velocity changes in a cosine wave shape, the signal waveform of the rotation angle obtained by integrating the waveform becomes a sine wave waveform that is 90 degrees out of phase with the rotation angular velocity. For this reason, the portion where the rotational angular velocity waveform crosses the zero point corresponds to the apex portion of the rotational angle waveform. The apex portion of the rotation angle waveform is a portion that defines the amplitude of the shake angle, and thus is very important for the control for stabilizing the image. In the present embodiment, by providing the
（画像安定化制御）
次に、図１を参照して、本発明の第１実施形態によるカメラ１の作用を説明する。
まず、カメラ１の電源がＯＮにされ、さらに、画像安定化機能の起動スイッチ（図示せず）がＯＮにされると、レンズユニット２に備えられたアクチュエータ１０が作動される。さらに、画像安定化機能が起動されると、レンズユニット２に取り付けられたジャイロ３４は、レンズユニット２の振れを時々刻々検出し、コントローラ３６に出力する。ジャイロ３４により検出された角速度の信号は、上述したようにコントローラ３６に内蔵された増幅器４０、Ａ／Ｄ変換器４２、演算装置４４等を経て処理された後、指令信号生成器５２において像振れ補正用レンズ１６の位置指令信号が生成される。この位置指令信号によって指令される位置に、像振れ補正用レンズ１６を時々刻々移動させることによって、カメラ本体４の撮像素子４ａに結像される像が安定化される。このように、コントローラ３６は可動部駆動装置を制御して、移動枠１４を移動させ、撮像される画像を安定化する像振れ補正制御を実行する。
(Image stabilization control)
Next, the operation of the
First, when the power source of the
本発明の第１実施形態のカメラによれば、増幅器４０が、第１の増幅信号（図５の(i)欄）と、第１の増幅信号よりも増幅率が高い第２の増幅信号（図５の(ii)欄）を出力し、第２の増幅信号をＡ／Ｄ変換した第２の増幅ディジタル信号（図５の(iv)欄）が飽和していた場合には、第１の増幅ディジタル信号（第１Ａ／Ｄ変換器４２ａの出力信号）を利用して、飽和の影響が少ない出力ディジタル信号（マルチプレクサ回路４４ｃの出力信号）が生成される。この結果、振れセンサであるジャイロ３４からの検出信号の振幅が小さい場合には、増幅器４０の増幅率が高い第２の増幅信号により、量子化誤差の発生が抑制される。また、ジャイロ３４からの検出信号の振幅が大きい場合には、増幅器４０の増幅率が低い第１の増幅信号に基づいて、増幅器４０における飽和の影響が抑制される。これにより、十分な精度で振れ信号を取得することができ、高い精度で画像を安定化させることができる。
According to the camera of the first embodiment of the present invention, the
また、本実施形態のカメラによれば、演算装置４４に内蔵されたマルチプレクサ回路４４ｃは、第２の増幅ディジタル信号（図５の(iv)欄）が第２増幅器４０ｂにおいて飽和していた場合には、第１の増幅ディジタル信号に基づく信号（図５の(iii)欄）と、第２の増幅ディジタル信号を切り替えて、出力ディジタル信号を生成する。このため、量子化誤差の影響を軽減しながら、簡単な処理でアナログ信号の飽和の影響をも軽減することができる。
In addition, according to the camera of the present embodiment, the
さらに、本実施形態のカメラによれば、演算装置４４は、第１の増幅ディジタル信号を、第２の増幅ディジタル信号と同一の増幅率まで増幅するディジタル増幅回路４４ａを備えており、演算装置４４に内蔵されたコンパレータ回路４４ｂは、ディジタル増幅回路４４ａで増幅された第１の増幅ディジタル信号の振幅と、第２の増幅ディジタル信号の振幅を比較することにより、第２の増幅ディジタル信号が第２増幅器４０ｂにおいて飽和しているか否かを判断する。このため、アナログの増幅器における飽和の有無を、簡単な演算により判断することができる。
Furthermore, according to the camera of the present embodiment, the
＜第２実施形態＞
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の第２実施形態によるカメラを説明する。
本実施形態のカメラは、コントローラにおける信号処理が、上述した第１実施形態とは異なる。従って、ここでは本実施形態の、第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の構成、作用、効果については説明を省略する。図６は、ジャイロの検出信号に対する増幅器、Ａ／Ｄ変換器及び演算装置における信号処理を示すブロック図である。図７及び図８は、コントローラ内において処理される信号の一例を模式的に示す図である。
Second Embodiment
Next, a camera according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The camera of this embodiment is different from the first embodiment described above in signal processing in the controller. Accordingly, only the points of the present embodiment that are different from the first embodiment will be described here, and descriptions of similar configurations, operations, and effects will be omitted. FIG. 6 is a block diagram illustrating signal processing in an amplifier, an A / D converter, and an arithmetic device for a gyro detection signal. 7 and 8 are diagrams schematically illustrating an example of signals processed in the controller.
（コントローラにおける信号処理）
図６に示すように、本発明の第２実施形態において、コントローラ１３６は、増幅器１４０、Ａ／Ｄ変換器１４２、演算装置１４４、ローパスフィルタ１４６、及びハイパスフィルタ１４８を備えている。
増幅器１４０は、所定のゲインを有する第１増幅器１４０ａと、この第１増幅器１４０ａよりも大きなゲインを有する第２増幅器１４０ｂから構成されている。ジャイロ３４による検出信号は、これら第１増幅器１４０ａ及び第２増幅器１４０ｂに並列に入力される。
(Signal processing in the controller)
As shown in FIG. 6, in the second embodiment of the present invention, the
The
図７の(i)欄は、第１増幅器１４０ａから出力された信号の一例を模式的に示すものであり、図８の(i)欄は、第２増幅器１４０ｂから出力された信号の一例を模式的に示すものである。
まず、図７の(i)欄に示す第１の増幅信号は、ゲインの小さい第１増幅器１４０ａによって増幅された信号であるため、全体に振幅が小さくなっている。これに対し、図８の(i)欄に示す第２の増幅信号は、ゲインが大きい第２増幅器１４０ｂによって増幅された信号であるため、全体に振幅は大きいが、振幅の大きい部分で、第２増幅器１４０ｂの最大出力電圧を超えてしまい、信号電圧が飽和している。
The column (i) in FIG. 7 schematically shows an example of the signal output from the
First, since the first amplified signal shown in the column (i) of FIG. 7 is a signal amplified by the
次いで、第１増幅器１４０ａ及び第２増幅器１４０ｂで増幅された第１、第２の増幅信号は、Ａ／Ｄ変換器１４２の第１Ａ／Ｄ変換器１４２ａ及び第２Ａ／Ｄ変換器１４２ｂにおいて第１の増幅ディジタル信号及び第２の増幅ディジタル信号に夫々変換される。
Next, the first and second amplified signals amplified by the
次に、第１Ａ／Ｄ変換器１４２ａにおいて変換された第１の増幅ディジタル信号は、演算装置１４４に内蔵されたディジタル増幅回路１４４ａにおいて、数値演算により所定の倍率に増幅される。ここで、第１実施形態と同様に、ディジタル増幅回路１４４ａは、第１の増幅ディジタル信号を、第２の増幅ディジタル信号と同一の増幅率まで増幅する。
即ち、第１増幅器１４０ａの増幅率Ｘ１［ｄＢ］、第２増幅器１４０ｂの増幅率Ｘ２［ｄＢ］と、ディジタル増幅回路１４４ａの増幅率ＸＤ［ｄＢ］の間には、第１実施形態と同様に、
ＸＤ［ｄＢ］＝Ｘ２［ｄＢ］−Ｘ１［ｄＢ］ （２）
の関係が成り立つ。
Next, the first amplified digital signal converted by the first A /
That is, the gain X1 [dB] of the
XD [dB] = X2 [dB] −X1 [dB] (2)
The relationship holds.
次に、図７の(ii)欄は、ディジタル増幅回路１４４ａから出力されたディジタル信号の一例を模式的に示すものであり、図８の(ii)欄は、第２Ａ／Ｄ変換器１４２ｂから出力されたディジタル信号の一例を模式的に示したものである。
ここで、図７の(ii)欄に示す波形では、比較的大きな量子化誤差が発生し、信号が階段状になっている。一方、図８の(ii)欄に示す波形には、大きな量子化誤差は発生していない。しかしながら、大振幅の部分（図８の(ii)欄中の楕円で囲んだ部分）で波形が飽和し、平坦になっている。
Next, the column (ii) in FIG. 7 schematically shows an example of the digital signal output from the
Here, in the waveform shown in the column (ii) of FIG. 7, a relatively large quantization error occurs, and the signal is stepped. On the other hand, a large quantization error does not occur in the waveform shown in the column (ii) of FIG. However, the waveform is saturated and flattened in the large amplitude portion (portion surrounded by an ellipse in the column (ii) in FIG. 8).
次いで、演算装置１４４に内蔵された第１加算器１４４ｂにおいて、ディジタル増幅回路１４４ａの出力波形（図７の(ii)欄）から、第２Ａ／Ｄ変換器１４２ｂの出力波形（図８の(ii)欄）が減じられる（ディジタル増幅回路１４４ａの出力波形に、符号を反転させた第２Ａ／Ｄ変換器１４２ｂの出力波形を加算する）。これにより、飽和部信号である図７の(iii)欄に示す波形が得られる。図７(iii)欄の波形は、図７(ii)欄の波形のうち、図８(ii)欄の波形の飽和している部分だけが残存し、図８の(ii)欄の波形において飽和していない部分がほぼゼロにされたものとなっている。即ち、演算装置１４４の第１加算器１４４ｂによって、ディジタル増幅回路１４４ａで増幅された第１の増幅ディジタル信号（図７の(ii)欄）から、第２の増幅ディジタル信号（図８の(ii)欄）を減じ、第２の増幅ディジタル信号において飽和した部分の信号波形である飽和部信号（図７の(iii)欄）が抽出される。
Next, in the
さらに、演算装置１４４に内蔵されたコアリング器１４４ｃにおいて、第１加算器１４４ｂの出力波形（図７の(iii)欄）にコアリング処理が施される。コアリング処理では、入力波形のうち、所定の閾値以下の部分が除去され、ゼロにされる。即ち、演算装置１４４のコアリング器１４４ｃによって、飽和部信号（図７の(iii)欄）に対し、その振幅が所定値以下である部分が除去されるコアリング処理が施される。第１加算器１４４ｂの出力波形にコアリング処理を施すことにより、図７の(iv)欄に示す波形が得られる。即ち、第１加算器１４４ｂでは、図７(ii)欄の波形から図８(ii)欄の波形において飽和していない部分が除去されたが、コアリング器１４４ｃにおいては、飽和していない部分において除去されずに残ったノイズ成分が消去される。
Further, in the
次に、演算装置１４４に内蔵された第２加算器１４４ｄにおいて、コアリング器１４４ｃからの出力波形（図７の(iv)欄）と、第２Ａ／Ｄ変換器１４２ｂの出力波形（図８の(ii)欄）が加算される。これにより、図８の(iii)欄に示す出力ディジタル信号が得られる。このように、第１の増幅ディジタル信号に基づく信号（図７の(iv)欄）と、第２の増幅ディジタル信号（図８の(ii)欄）を合成することにより、出力ディジタル信号（図８の(iii)欄）が生成される。この出力ディジタル信号は、振幅の小さい部分では、第２の増幅ディジタル信号の量子化誤差が少ない部分が利用され、振幅の大きい部分では、飽和の発生していない第１の増幅ディジタル信号が利用されている。このため、量子化誤差の影響を軽減しながら、信号の飽和が回避されている。
Next, in the second adder 144d built in the
演算装置１４４から出力された出力ディジタル信号に対するローパスフィルタ１４６及びハイパスフィルタ１４８における処理、及びハイパスフィルタ１４８以降の信号処理については第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
Since the processing in the low-
本発明の第２実施形態のカメラによれば、第１の増幅ディジタル信号に基づく信号（図７の(iv)欄）と、第２の増幅ディジタル信号（図８の(ii)欄）を合成することにより、出力ディジタル信号（図８の(iii)欄）が生成されるので、量子化誤差の影響を軽減しながら、信号の飽和の影響も軽減することができる。 According to the camera of the second embodiment of the present invention, the signal based on the first amplified digital signal (column (iv) in FIG. 7) and the second amplified digital signal (column (ii) in FIG. 8) are combined. As a result, an output digital signal (column (iii) in FIG. 8) is generated, so that the influence of signal saturation can be reduced while the influence of quantization error is reduced.
また、本実施形態のカメラによれば、演算装置１４４の第１加算器１４４ｂが、ディジタル増幅回路１４４ａで増幅された第１の増幅ディジタル信号から第２の増幅ディジタル信号を減じることにより、飽和部信号（図７の(iii)）を抽出するので、簡単な演算で、第１の増幅ディジタル信号から第２の増幅ディジタル信号が飽和している部分を抽出することができる。
Further, according to the camera of the present embodiment, the
さらに、本実施形態のカメラによれば、演算装置１４４のコアリング器１４４ｃは、飽和部信号に対し、その振幅が所定値以下である部分を除去するコアリング処理を施すので、抽出された飽和部信号に残存しているノイズ成分を除去することができ、精度良く出力ディジタル信号を生成することができる。
Furthermore, according to the camera of the present embodiment, the
＜第３実施形態＞
次に、図９乃至図１２を参照して、本発明の第３実施形態によるカメラを説明する。
本実施形態のカメラは、コントローラにおける信号処理が、上述した第１実施形態とは異なる。従って、ここでは本実施形態の、第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の構成、作用、効果については説明を省略する。図９は、ジャイロの検出信号に対する増幅器、Ａ／Ｄ変換器及び演算装置における信号処理を示すブロック図である。図１０乃至図１２は、コントローラ内において処理される信号の一例を模式的に示す図である。
<Third Embodiment>
Next, a camera according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The camera of this embodiment is different from the first embodiment described above in signal processing in the controller. Accordingly, only the points of the present embodiment that are different from the first embodiment will be described here, and descriptions of similar configurations, operations, and effects will be omitted. FIG. 9 is a block diagram illustrating signal processing in an amplifier, an A / D converter, and an arithmetic device for a gyro detection signal. 10 to 12 are diagrams schematically illustrating an example of signals processed in the controller.
（コントローラにおける信号処理）
図９に示すように、本発明の第３実施形態において、コントローラ２３６は、増幅器２４０、Ａ／Ｄ変換器２４２、演算装置２４４、ローパスフィルタ２４６、及びハイパスフィルタ２４８を備えている。
増幅器２４０は、所定のゲインを有する第１増幅器２４０ａと、この第１増幅器２４０ａよりも大きなゲインを有する第２増幅器２４０ｂと、この第２増幅器２４０ｂよりも大きなゲインを有する第３増幅器２４０ｃとから構成されている。ジャイロ３４による検出信号は、これら第１増幅器２４０ａ乃至第３増幅器２４０ｃに並列に入力される。
(Signal processing in the controller)
As shown in FIG. 9, in the third embodiment of the present invention, the
The
次いで、第１増幅器２４０ａ乃至第３増幅器２４０ｃで夫々増幅された第１、第２、第３の増幅信号は、Ａ／Ｄ変換器２４２の第１Ａ／Ｄ変換器２４２ａ、第２Ａ／Ｄ変換器２４２ｂ、及び第３Ａ／Ｄ変換器２４２ｃにおいて第１の増幅ディジタル信号乃至第３の増幅ディジタル信号に夫々変換される。
Next, the first, second, and third amplified signals amplified by the
図１０の(i)欄は、第１Ａ／Ｄ変換器２４２ａから出力された信号の一例を模式的に示すものであり、図１１の(i)欄は、第２Ａ／Ｄ変換器２４２ｂから出力された信号の一例を模式的に示すものであり、図１２の(i)欄は、第３Ａ／Ｄ変換器２４２ｃから出力された増幅ディジタル信号の一例を模式的に示すものである。
The (i) column in FIG. 10 schematically shows an example of the signal output from the first A /
まず、図１０の(i)欄に示す第１の増幅ディジタル信号は、ゲインの小さい第１増幅器２４０ａによって増幅された信号であるため、全体に振幅が小さくなっている。これに対し、図１１の(i)欄に示す第２の増幅ディジタル信号は、ゲインが大きい第２増幅器２４０ｂによって増幅された信号であるため、全体に振幅は大きいが、楕円を付した振幅の大きい部分で、第２増幅器２４０ｂの最大出力電圧を超えてしまい、信号電圧が飽和している。さらに、図１２の(i)欄に示す第３の増幅信号は、さらにゲインが大きい第３増幅器２４０ｃによって増幅された信号であるため、多くの部分で第３増幅器２４０ｃの最大出力電圧を超えてしまい、信号電圧が飽和している。
First, since the first amplified digital signal shown in the column (i) of FIG. 10 is a signal amplified by the
次に、第１Ａ／Ｄ変換器２４２ａにおいて変換された第１の増幅ディジタル信号は、演算装置２４４に内蔵された第１ディジタル増幅回路２４４ａにおいて、数値演算により所定の倍率に増幅される。ここで、第１実施形態と同様に、第１ディジタル増幅回路２４４ａは、第１の増幅ディジタル信号を、第２の増幅ディジタル信号と同一の増幅率まで増幅する。
即ち、第１増幅器２４０ａの増幅率Ｘ１［ｄＢ］、第２増幅器２４０ｂの増幅率Ｘ２［ｄＢ］と、第１ディジタル増幅回路２４４ａの増幅率ＸＤ１［ｄＢ］の間には、
ＸＤ１［ｄＢ］＝Ｘ２［ｄＢ］−Ｘ１［ｄＢ］ （３）
の関係が成り立つ。
Next, the first amplified digital signal converted by the first A /
That is, between the amplification factor X1 [dB] of the
XD1 [dB] = X2 [dB] −X1 [dB] (3)
The relationship holds.
次に、図１０の(ii)欄は、第１ディジタル増幅回路２４４ａから出力されたディジタル信号の一例を模式的に示すものである。ここで、図１０の(ii)欄に示す波形では、比較的大きな量子化誤差が発生し、信号が階段状になっている。一方、第２Ａ／Ｄ変換器２４２ｂから出力された図１１の(i)欄に示す波形には、あまり大きな量子化誤差は発生していないが、大振幅の部分（図１１の(i)欄中の楕円で囲んだ部分）で波形が飽和し、平坦になっている。
Next, the column (ii) in FIG. 10 schematically shows an example of the digital signal output from the first
次いで、演算装置２４４に内蔵された第１加算器２４４ｂにおいて、第１ディジタル増幅回路２４４ａの出力波形（図１０の(ii)欄）から、第２Ａ／Ｄ変換器２４２ｂの出力波形（図１１の(i)欄）が減じられる。これにより、飽和部信号である図１０の(iii)欄に示す波形が得られる。図１０(iii)欄の波形は、図１０(ii)欄の波形のうち、図１１(i)欄の波形の飽和している部分だけが残存し、図１１の(i)欄の波形において飽和していない部分がほぼゼロにされたものとなっている。即ち、演算装置２４４の第１加算器２４４ｂによって、第１ディジタル増幅回路２４４ａで増幅された第１の増幅ディジタル信号（図１０の(ii)欄）から、第２の増幅ディジタル信号（図１１の(i)欄）を減じ、第２の増幅ディジタル信号において飽和した部分の信号波形である飽和部信号（図１０の(iii)欄）が抽出される。
Next, in the
さらに、演算装置２４４に内蔵された第１コアリング器２４４ｃにおいて、第１加算器２４４ｂの出力波形（図１０の(iii)欄）にコアリング処理が施され、飽和部信号（図１０の(iii)欄）に対し、その振幅が所定値以下である部分が除去される。第１加算器２４４ｂの出力波形にコアリング処理を施すことにより、図１０の(iv)欄に示す波形が得られる。
Further, in the
次に、第１コアリング器２４４ｃにおいてコアリングされたディジタル信号は、演算装置２４４に内蔵された第２ディジタル増幅回路２４４ｄにおいて、数値演算により所定の倍率に増幅される。第２ディジタル増幅回路２４４ｄでは、第１増幅器２４０ａ、及び第１ディジタル増幅回路２４４ａで増幅された信号が、第３増幅器２４０ｃの増幅率と同一の増幅率まで増幅される。
Next, the digital signal cored in the
即ち、第１増幅器２４０ａの増幅率Ｘ１［ｄＢ］、第３増幅器２４０ｃの増幅率Ｘ３［ｄＢ］、及び第１ディジタル増幅回路２４４ａの増幅率ＸＤ１［ｄＢ）と、第２ディジタル増幅回路２４４ｄの増幅率ＸＤ２［ｄＢ］の間には、
ＸＤ２［ｄＢ］＝Ｘ３［ｄＢ］−Ｘ１［ｄＢ］−ＸＤ１［ｄＢ］ （４）
の関係が成り立つ。
また、第２ディジタル増幅回路２４４ｄにおいて増幅されることにより、図１２の(ii)欄に示す波形が得られる。
That is, the amplification factor X1 [dB] of the
XD2 [dB] = X3 [dB] -X1 [dB] -XD1 [dB] (4)
The relationship holds.
Further, by being amplified in the second
一方、第２Ａ／Ｄ変換器２４２ｂにおいて変換された第２の増幅ディジタル信号（図１１の(i)欄）は、演算装置２４４に内蔵された第３ディジタル増幅回路２４４ｅにおいて、数値演算により所定の倍率に増幅される。ここで、第３ディジタル増幅回路２４４ｅは、第２の増幅ディジタル信号を、第３の増幅ディジタル信号（図１２の(i)欄）と同一の増幅率まで増幅する。
即ち、第２増幅器２４０ｂの増幅率Ｘ２［ｄＢ］、第３増幅器２４０ｃの増幅率Ｘ３［ｄＢ］と、第３ディジタル増幅回路２４４ｅの増幅率ＸＤ３［ｄＢ］の間には、
ＸＤ３［ｄＢ］＝Ｘ３［ｄＢ］−Ｘ２［ｄＢ］ （５）
の関係が成り立つ。
On the other hand, the second amplified digital signal (column (i) in FIG. 11) converted by the second A /
That is, between the amplification factor X2 [dB] of the
XD3 [dB] = X3 [dB] -X2 [dB] (5)
The relationship holds.
次に、図１１の(ii)欄は、第３ディジタル増幅回路２４４ｅから出力されたディジタル信号の一例を模式的に示すものである。ここで、図１１の(ii)欄に示す波形では、僅かに量子化誤差が発生している。一方、第３Ａ／Ｄ変換器２４２ｃから出力された図１２の(i)欄に示す波形には、殆ど量子化誤差は発生していないが、多くの部分（図１２の(i)欄中の楕円で囲んだ部分）で波形が飽和し、平坦になっている。
Next, column (ii) of FIG. 11 schematically shows an example of a digital signal output from the third
次いで、演算装置２４４に内蔵された第２加算器２４４ｆにおいて、第３ディジタル増幅回路２４４ｅの出力波形（図１１の(ii)欄）から、第３Ａ／Ｄ変換器２４２ｃの出力波形（図１２の(i)欄）が減じられる。これにより、飽和部信号である図１１の(iii)欄に示す波形が得られる。図１１(iii)欄の波形は、図１１(ii)欄の波形のうち、図１２(i)欄の波形の飽和している部分だけが残存し、図１２の(i)欄の波形において飽和していない部分がほぼゼロにされたものとなっている。また、第２加算器２４４ｆからの出力波形（図１１の(iii)欄）では、第３ディジタル増幅回路２４４ｅの出力波形（図１１の(ii)欄）のうち、第２Ａ／Ｄ変換器２４２ｂの出力波形（図１１の(i)欄）において飽和していた部分はそのまま残存し、平坦な形状となっている（図１１の(iii)欄中の楕円で囲んだ部分）。
Next, in the
さらに、演算装置２４４に内蔵された第２コアリング器２４４ｇにおいて、第２加算器２４４ｆの出力波形（図１１の(iii)欄）にコアリング処理が施され、その振幅が所定値以下である部分が除去される。第２加算器２４４ｆの出力波形にコアリング処理を施すことにより、図１１の(iv)欄に示す波形が得られる。
Further, in the
最後に、演算装置１４４に内蔵された第３加算器２４４ｈにおいて、第２ディジタル増幅回路２４４ｄからの出力波形（図１２の(ii)欄）と、第２コアリング器２４４ｇからの出力波形（図１１の(iv)欄）と、第３Ａ／Ｄ変換器２４２ｃの出力波形（図１２の(i)欄）が加算される。これにより、図１２の(iii)欄に示す出力ディジタル信号が得られる。このように、第１の増幅ディジタル信号に基づく信号（図１２の(ii)欄）と、第２の増幅ディジタル信号に基づく信号（図１１の(iv)欄）と、第３の増幅ディジタル信号（図１２の(i)欄）を合成することにより、出力ディジタル信号（図１２の(iii)欄）が生成される。
Finally, in the
この出力ディジタル信号は、最も振幅の小さい部分では、第３の増幅ディジタル信号の量子化誤差が少ない部分（図１２の(i)欄）が利用される。また、第３の増幅ディジタル信号において飽和している中程度以上の振幅の部分では、第２の増幅ディジタル信号に基づく信号（図１１の(iv)欄）が利用され、第２の増幅ディジタル信号においても飽和している大振幅の部分では、第１の増幅ディジタル信号に基づく信号（図１２の(ii)欄）が利用されている。このため、量子化誤差の影響を軽減しながら、信号の飽和が回避されている。 In this output digital signal, the portion with the smallest amplitude (the column (i) in FIG. 12) is used where the quantization error of the third amplified digital signal is small. In addition, in the portion of medium amplitude or higher which is saturated in the third amplified digital signal, a signal (column (iv) in FIG. 11) based on the second amplified digital signal is used, and the second amplified digital signal is used. In FIG. 12, a signal based on the first amplified digital signal (column (ii) in FIG. 12) is used in the saturated large amplitude portion. For this reason, signal saturation is avoided while reducing the influence of quantization error.
演算装置２４４から出力された出力ディジタル信号に対するローパスフィルタ２４６及びハイパスフィルタ２４８における処理、及びハイパスフィルタ２４８以降の信号処理については第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
Since the processing in the low-
本発明の第３実施形態のカメラにおけるコントローラによれば、異なる増幅率を有する３つの増幅器を使用しているので、ジャイロからの出力信号の振幅に応じて、より適切な増幅率で増幅された信号を利用することが可能になる。この結果、出力ディジタル信号に含まれる量子化誤差を、より低減することができる。同様に、本発明におけるコントローラを、異なる増幅率を有する４つ以上の増幅器を備えるように構成することもできる。 According to the controller of the camera of the third embodiment of the present invention, since three amplifiers having different amplification factors are used, amplification is performed at a more appropriate amplification factor according to the amplitude of the output signal from the gyro. The signal can be used. As a result, the quantization error included in the output digital signal can be further reduced. Similarly, the controller in the present invention can be configured to include four or more amplifiers having different amplification factors.
＜第４実施形態＞
次に、図１３を参照して、本発明の第４実施形態による無人航空機（ＵＡＶ）を説明する。
本実施形態の無人航空機には、撮像装置が搭載されており、この撮像装置によって撮像される画像が、本発明の実施形態によるアクチュエータによって安定化される。また、上述した第１乃至第３実施形態においては、レンズユニットに内蔵された像振れ補正用レンズをアクチュエータによって駆動し、撮像素子上に結像される画像を安定させていたが、本実施形態においては、撮像用の光学系及び撮像素子の両方がアクチュエータの可動部に取り付けられ、アクチュエータによって駆動される。
<Fourth embodiment>
Next, an unmanned aerial vehicle (UAV) according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The unmanned aircraft of the present embodiment is equipped with an imaging device, and an image captured by the imaging device is stabilized by the actuator according to the embodiment of the present invention. In the first to third embodiments described above, the image blur correction lens incorporated in the lens unit is driven by the actuator to stabilize the image formed on the image sensor. , Both the imaging optical system and the imaging element are attached to the movable part of the actuator and driven by the actuator.
図１３は、本発明の第４実施形態による空中移動体である無人航空機全体を示す図である。
図１３に示すように、本発明の第４実施形態の無人航空機３０１は、移動体本体３０２と、この移動体本体３０２を飛行させるための飛行装置であるプロペラ３０４と、アクチュエータであるジンバル機構３０６と、このジンバル機構３０６によって支持された撮像装置であるカメラ３０８と、を有する。
FIG. 13 is a diagram illustrating an entire unmanned aerial vehicle that is an aerial moving body according to the fourth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 13, an unmanned
移動体本体３０２は、無人航空機３０１の機体であり、振れセンサである３軸ジャイロ３１０、及びこの３軸ジャイロ３１０の検出信号に基づいてジンバル機構３０６を制御する制御装置であるコントローラ３１２を備えている。
３軸ジャイロ３１０は、移動体本体３０２に固定され、移動体本体３０２のヨー方向、ピッチ方向、ロール方向の回転角速度を検出するように構成されている。なお、本実施形態においては、３軸ジャイロ３１０として、圧電振動ジャイロが使用されている。
The
The three-
コントローラ３１２は、３軸ジャイロ３１０による検出信号に基づいて、ジンバル機構３０６を制御して、カメラ３０８によって撮像される画像を安定化させるように構成されている。なお、コントローラ３１２における３軸ジャイロ３１０からの検出信号に対する信号処理として、入力される回転角速度信号が３つである点を除き、上述した第１乃至第３実施形態の何れの信号処理も適用することができる。
The
プロペラ３０４は、移動体本体３０２の上部に４つ取り付けられており（図１３には２つのみ図示）、各々回転することにより揚力を発生させ、無人航空機３０１を飛行させるように構成されている。各プロペラ３０４の回転数は、無線によるリモコン操作に基づいて制御され、無人航空機３０１を所望の方向に飛行させることができると共に、所望の姿勢を取ることができるようになっている。
Four
ジンバル機構３０６は、移動体本体３０２に対してカメラ３０８を支持するように構成され、コントローラ３１２からの制御信号に基づいて、任意の方向に向けられるようにカメラ３０８を移動させる。
また、ジンバル機構３０６は、可動部支持機構である第１支持部材３０６ａ、第２支持部材３０６ｂ、及び第３支持部材３０６ｃを備えている。第１支持部材３０６ａは移動体本体３０２に対し、第１の軸線Ａ１回りに回転可能に取り付けられている。また、第２支持部材３０６ｂは、第１支持部材３０６ａに対し、第２の軸線Ａ２回りに回転可能に取り付けられ、第３支持部材３０６ｃは、第２支持部材３０６ｂに対し、第３の軸線Ａ３回りに回転可能に取り付けられている。
The
The
さらに、移動体本体３０２と第１支持部材３０６ａの間の連結部、第１支持部材３０６ａと第２支持部材３０６ｂの間の連結部、及び第２支持部材３０６ｂと第３支持部材３０６ｃの間の連結部には、可動部駆動装置である第１、第２、第３のモーター（図示せず）が夫々取り付けられている。第１乃至第３支持部材は、コントローラ３１２からの制御信号に基づいて、これらのモーターにより夫々相対的に回動されるように構成されている。
Further, a connecting portion between the movable body
第１支持部材３０６ａはＬ字形に湾曲されたアーム状の部材であり、その基端は、第１の軸線Ａ１を中心に回動可能に、移動体本体３０２に取り付けられている。本実施形態においては、第１の軸線Ａ１は、鉛直方向に向けられた軸線である。
The
第２支持部材３０６ｂは、上面視においてＵ字形に湾曲された部材であり、その中央の湾曲部が第１支持部材３０６ａの先端に回動可能に取り付けられている。本実施形態においては、第２の軸線Ａ２は、水平方向に向けられた軸線であり、第２支持部材３０６ｂは、第２の軸線Ａ２を中心に回動可能に取り付けられている。
The
第３支持部材３０６ｃは、Ｕ字形に湾曲された第２支持部材３０６ｂの先端部を連結するように、第３の軸線Ａ３に沿って延びる直線状の部材である。本実施形態において、第３の軸線Ａ３は、水平方向に向けられると共に、図１３の紙面に直交する方向に延びている。第３支持部材３０６ｃは、アクチュエータの可動部として機能し、その中間部には、撮像用の光学系及び撮像素子（以上、図示せず）を備えたカメラ３０８が取り付けられている。
The
また、第１の軸線Ａ１乃至第３の軸線Ａ３は、１点で互いに直角に交わるように配置されている。このように第１、第２、第３支持部材３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃが連結されているため、第１支持部材３０６ａを第１の軸線Ａ１を中心に回動させることにより、カメラ３０８はヨー方向に回動される。また、第２支持部材３０６ｂを第２の軸線Ａ２を中心に回動させることにより、カメラ３０８はロール方向に回動され、第３支持部材３０６ｃを第３の軸線Ａ３を中心に回動させることにより、カメラ３０８はピッチ方向に回動される。
Further, the first axis A1 to the third axis A3 are arranged so as to intersect at right angles at one point. Since the first, second, and
本実施形態の無人航空機３０１においては、コントローラ３１２が３軸ジャイロ３１０の検出信号に基づいて、ジンバル機構３０６を制御することにより、撮像用の光学系及び撮像素子を備えたカメラ３０８の光軸が常に所定の被写体に向けられ、撮像される画像が安定化される。また、無人航空機３０１は飛行中に大きく姿勢を変化させることがあるので、３軸ジャイロ３１０による検出信号は非常に広い範囲で変化する。このため、無人航空機３０１に搭載されたカメラ３０８による撮像画像を安定化させるためには、広い範囲で変化する回転角速度の信号を高い精度で処理する必要がある。上述した本発明の第１乃至第３実施形態におけるコントローラによれば、広い範囲で変化する回転角速度の信号を正確に処理することができるので、無人航空機３０１による撮像画像の安定化に好適である。
In the unmanned
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した第１乃至第３実施形態においては、アクチュエータ１０の可動部である移動枠１４に像振れ補正用レンズ１６のみが取り付けられており、また、第４実施形態においては撮像用の光学系及び撮像素子の両方を備えたカメラ３０８がアクチュエータであるジンバル機構３０６に取り付けられていた。これらに加え、可動部に撮像素子のみを取り付けた画像安定化用のアクチュエータに本発明を適用することもできる。この場合には、撮像装置であるカメラの撮像装置本体に画像安定化用のアクチュエータを設けておき、このアクチュエータで撮像素子を移動させることにより、結像される像を安定化させることができる。
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, a various change can be added to embodiment mentioned above. In particular, in the first to third embodiments described above, only the image
さらに、上述した本発明の第４実施形態の無人航空機３０１では、アクチュエータであるジンバル機構３０６がカメラ３０８を移動体本体３０２に対して移動させて画像を安定化させているが、本発明による空中移動体である無人航空機はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の第１乃至第３実施形態のようにアクチュエータにより像振れ補正用レンズを駆動するタイプの撮像装置や、アクチュエータにより撮像素子を駆動するタイプの撮像装置を搭載することにより、本発明の空中移動体を構成することもできる。
Furthermore, in the above-described unmanned
また、上述した実施形態において、増幅器は、増幅率の異なる複数の独立した増幅器から構成されていたが、増幅器は増幅率の異なる複数の増幅信号を同時に出力するものであれば良く、種々の構成を採用することができる。例えば、２つの第１、第２増幅器を直列に接続しておき、第１の増幅器で増幅された増幅信号と、第１及び第２の増幅器によって増幅された増幅信号を、増幅率の異なる２つの増幅信号として使用することもできる。 In the above-described embodiment, the amplifier is composed of a plurality of independent amplifiers having different amplification factors. However, the amplifier only needs to output a plurality of amplified signals having different amplification factors at the same time. Can be adopted. For example, two first and second amplifiers are connected in series, and an amplified signal amplified by the first amplifier and an amplified signal amplified by the first and second amplifiers have different amplification factors. It can also be used as two amplified signals.
１ カメラ（撮像装置）
２ レンズユニット
４ カメラ本体（撮像装置本体）
４ａ 撮像素子
６ レンズ鏡筒
８ レンズ
１０ アクチュエータ
１２ 固定板（本体部）
１４ 移動枠（可動部）
１４ａ リング部
１４ｂ コイル取付部
１６ 像振れ補正用レンズ
１８ スチールボール（可動部支持機構）
２０ａ 第１駆動用コイル
２０ｂ 第２駆動用コイル
２０ｃ 第３駆動用コイル
２２ａ 第１駆動用マグネット
２２ｂ 第２駆動用マグネット
２２ｃ 第３駆動用マグネット
２４ａ 第１磁気センサ
２４ｂ 第２磁気センサ
２４ｃ 第３磁気センサ
２８ 吸着用ヨーク
３４ ジャイロ（振れセンサ）
３６ コントローラ（制御装置）
４０ 増幅器
４０ａ 第１増幅器
４０ｂ 第２増幅器
４２ Ａ／Ｄ変換器
４２ａ 第１Ａ／Ｄ変換器
４２ｂ 第２Ａ／Ｄ変換器
４４ 演算装置
４４ａ ディジタル増幅回路
４４ｂ コンパレータ回路
４４ｃ マルチプレクサ回路
４６ ローパスフィルタ
４８ ハイパスフィルタ（直流成分除去回路）
５０ 積分器（積分回路）
５２ 指令信号生成器
５４ 増幅器
５６ Ａ／Ｄ変換器
５８ 位置演算器
６０ 駆動信号生成器
６２ Ｄ／Ａ変換器
１３６ コントローラ
１４０ 増幅器
１４０ａ 第１増幅器
１４０ｂ 第２増幅器
１４２ Ａ／Ｄ変換器
１４２ａ 第１Ａ／Ｄ変換器
１４２ｂ 第２Ａ／Ｄ変換器
１４４ 演算装置
１４４ａ ディジタル増幅回路
１４４ｂ 第１加算器
１４４ｃ コアリング器
１４４ｄ 第２加算器
１４６ ローパスフィルタ
１４８ ハイパスフィルタ（直流成分除去回路）
２３６ コントローラ
２４０ 増幅器
２４０ａ 第１増幅器
２４０ｂ 第２増幅器
２４０ｃ 第３増幅器
２４２ Ａ／Ｄ変換器
２４２ａ 第１Ａ／Ｄ変換器
２４２ｂ 第２Ａ／Ｄ変換器
２４２ｃ 第３Ａ／Ｄ変換器
２４４ 演算装置
２４４ａ 第１ディジタル増幅回路
２４４ｂ 第１加算器
２４４ｃ 第１コアリング器
２４４ｄ 第２ディジタル増幅回路
２４４ｅ 第３ディジタル増幅回路
２４４ｆ 第２加算器
２４４ｇ 第２コアリング器
２４４ｈ 第３加算器
２４６ ローパスフィルタ
２４８ ハイパスフィルタ（直流成分除去回路）
３０１ 無人航空機（空中移動体）
３０２ 移動体本体
３０４ プロペラ（飛行装置）
３０６ ジンバル機構（アクチュエータ）
３０６ａ 第１支持部材（可動部支持機構）
３０６ｂ 第２支持部材（可動部支持機構）
３０６ｃ 第３支持部材（可動部支持機構）
３０８ カメラ（撮像装置）
３１０ ３軸ジャイロ（振れセンサ）
３１２ コントローラ（制御装置）
1 Camera (imaging device)
2 Lens unit 4 Camera body (imaging device body)
14 Moving frame (movable part)
20a
36 Controller (Control device)
40
50 integrator (integration circuit)
52
236
301 Unmanned aerial vehicle (airborne moving body)
302
306 Gimbal mechanism (actuator)
306a First support member (movable part support mechanism)
306b Second support member (movable part support mechanism)
306c Third support member (movable part support mechanism)
308 Camera (imaging device)
310 3-axis gyro (runout sensor)
312 Controller (control device)
Claims (12)
本体部と、
撮像用の光学系及び／又は撮像素子が取り付けられた可動部と、
上記本体部に対し、上記可動部を移動可能に支持する可動部支持機構と、
上記可動部を上記本体部に対して駆動する可動部駆動装置と、
上記本体部の振れを検出する振れセンサと、
この振れセンサによる検出信号に基づいて、上記可動部駆動装置を制御して、撮像される画像を安定化させる制御装置と、を有し、
この制御装置は、
上記振れセンサから入力された検出信号を増幅する増幅器と、この増幅器で増幅されたアナログの検出信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器により変換されたディジタル信号を演算する演算装置と、を有し、
上記増幅器は、入力された検出信号を所定の増幅率で増幅した第１の増幅信号と、入力された検出信号を上記第１の増幅信号よりも高い増幅率で増幅した第２の増幅信号と、を同時に出力するように構成され、
上記Ａ／Ｄ変換器は、上記第１及び第２の増幅信号を、夫々、第１の増幅ディジタル信号及び第２の増幅ディジタル信号に変換し、
上記演算装置は、上記第２の増幅ディジタル信号が上記増幅器において飽和していた場合には、上記第１の増幅ディジタル信号を利用して、出力ディジタル信号を生成することを特徴とするアクチュエータ。 An actuator for image stabilization,
The main body,
A movable part to which an imaging optical system and / or an imaging element is attached;
A movable part support mechanism for movably supporting the movable part with respect to the main body part;
A movable part driving device for driving the movable part with respect to the main body part;
A shake sensor for detecting the shake of the main body;
A control device for controlling the movable unit driving device based on a detection signal from the shake sensor and stabilizing an image to be captured;
This controller is
An amplifier for amplifying a detection signal input from the shake sensor, an A / D converter for converting an analog detection signal amplified by the amplifier into a digital signal, and a digital signal converted by the A / D converter And an arithmetic device for calculating
The amplifier includes a first amplification signal obtained by amplifying the input detection signal at a predetermined amplification factor, and a second amplification signal obtained by amplifying the input detection signal at a higher amplification factor than the first amplification signal. Are configured to output simultaneously,
The A / D converter converts the first and second amplified signals into a first amplified digital signal and a second amplified digital signal, respectively.
The arithmetic unit, wherein the second amplified digital signal is saturated in the amplifier, generates an output digital signal using the first amplified digital signal.
レンズ鏡筒と、
レンズと、
請求項１乃至８の何れか１項に記載のアクチュエータと、を有し、
上記アクチュエータの可動部には、上記撮像用の光学系として、像振れ補正用レンズが取り付けられ、上記制御装置は、上記像振れ補正用レンズを移動させることにより、結像される像を安定化させることを特徴とするレンズユニット。 A lens unit having an image stabilization function,
A lens barrel;
A lens,
An actuator according to any one of claims 1 to 8,
An image blur correction lens is attached to the movable portion of the actuator as the imaging optical system, and the controller stabilizes the image formed by moving the image blur correction lens. A lens unit characterized in that
撮像装置本体と、
請求項１乃至８の何れか１項に記載のアクチュエータと、を有し、
上記アクチュエータの可動部には、撮像素子が取り付けられ、上記制御装置は、上記撮像素子を移動させることにより、結像される像を安定化させることを特徴とする撮像装置。 An imaging device having an image stabilization function,
An imaging device body;
An actuator according to any one of claims 1 to 8,
An imaging device is attached to the movable part of the actuator, and the control device stabilizes an image to be formed by moving the imaging device.
移動体本体と、
この移動体本体を飛行させるための飛行装置と、
請求項１乃至８の何れか１項に記載のアクチュエータと、
を有することを特徴とする空中移動体。 An aerial moving body that includes an imaging device and flies in the air,
A mobile body,
A flying device for flying the mobile body,
The actuator according to any one of claims 1 to 8,
An air moving body characterized by comprising:
上記第１、第２、第３の軸線は、互いに直角に１点で交わるように配置され、
上記第３支持部材は、上記可動部として機能すると共に、撮像用の光学系及びこの撮像用の光学系によって像が結像される撮像素子が取り付けられており、
上記アクチュエータは、上記撮像装置を上記移動体本体に対して移動させることを特徴とする請求項１１に記載の空中移動体。 The movable portion support mechanism is attached to the main body portion so as to be rotatable around a first axis, and is attached to the first support member so as to be rotatable around a second axis. A second support member, and a third support member attached to the second support member so as to be rotatable about a third axis,
The first, second and third axes are arranged so as to intersect at a right angle with each other at one point,
The third support member functions as the movable part, and is attached with an imaging optical system and an imaging element on which an image is formed by the imaging optical system,
The air moving body according to claim 11, wherein the actuator moves the imaging apparatus relative to the moving body main body.
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| JP2017182113A JP2019057868A (en) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | Actuator, lens unit having the same, imaging device, and aerial movable body |
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ID=66106554
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| JP (1) | JP2019057868A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022061467A (en) * | 2020-10-06 | 2022-04-18 | 國立臺灣科技大學 | Brain-computer interface device for data compression of physiological signals in multiple channels |
| KR102407367B1 (en) * | 2021-08-11 | 2022-06-10 | 엘지이노텍 주식회사 | Lens drving device and camera device comprising the same |
| US11789337B2 (en) | 2021-07-05 | 2023-10-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Image stabilization control apparatus, image pickup apparatus, lens apparatus, imaging system, control method, and storage medium with calculation overflow prevention |
-
2017
- 2017-09-22 JP JP2017182113A patent/JP2019057868A/en active Pending
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| WO2023018076A1 (en) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | 엘지이노텍 주식회사 | Lens driving device and camera device comprising same |
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