JP2023027714A - 防振制御装置及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】平行ブレ等を精度良く補正できる防振制御装置を提供する。【解決手段】防振制御装置において、角度ブレ検出手段から取得した角度ブレ信号と平行ブレ検出手段から取得した平行ブレ信号との出力に基づいて角度ブレの回転半径を算出する回転半径算出手段と、前記回転半径算出手段の出力に基づいて前記回転半径の変化を予測して、回転半径予測信号を出力する回転半径予測手段と、前記回転半径予測手段の前記回転半径予測信号と前記角度ブレ検出手段から取得した前記角度ブレ信号に基づいて平行ブレの補正を制御するブレ補正制御手段と、を有する。【選択図】 図2
Description
本発明は平行ブレ等を補正するための防振制御装置及びコンピュータプログラムに関する。
従来、特許文献1に開示されている様に、平行ブレによる像劣化を緩和させる方法がある。
特許文献1では露光前のブレ情報に基づいて露光中のブレ補正を行う為にブレ補正精度が高められない。その対策として特許文献2に開示される様に露光中のブレを予測する技術があるが平行ブレの波形は多くの周波数を含み予測精度を高められない問題があった。
本発明は平行ブレ等を精度良く補正できる防振制御装置を提供することを目的としている。
本発明は平行ブレ等を精度良く補正できる防振制御装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために本発明の1側面の防振制御装置は、
角度ブレ検出手段から取得した角度ブレ信号と平行ブレ検出手段から取得した平行ブレ信号との出力に基づいて角度ブレの回転半径を算出する回転半径算出手段と、
前記回転半径算出手段の出力に基づいて前記回転半径の変化を予測して、回転半径予測信号を出力する回転半径予測手段と、
前記回転半径予測手段の前記回転半径予測信号と前記角度ブレ検出手段から取得した前記角度ブレ信号に基づいて平行ブレの補正を制御するブレ補正制御手段と、を有する。
角度ブレ検出手段から取得した角度ブレ信号と平行ブレ検出手段から取得した平行ブレ信号との出力に基づいて角度ブレの回転半径を算出する回転半径算出手段と、
前記回転半径算出手段の出力に基づいて前記回転半径の変化を予測して、回転半径予測信号を出力する回転半径予測手段と、
前記回転半径予測手段の前記回転半径予測信号と前記角度ブレ検出手段から取得した前記角度ブレ信号に基づいて平行ブレの補正を制御するブレ補正制御手段と、を有する。
本発明によれば、平行ブレ等を精度良く補正できる防振制御装置を実現することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について実施例を用いて説明する。尚、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略ないし簡略化する。
また、実施例においては、防振制御装置としてデジタルスチルカメラに適用した例について説明する。しかし、防振制御装置はデジタルムービーカメラ、カメラ付きのスマートフォン、カメラ付きのタブレットコンピュータ、車載カメラ、ドローンカメラ、ロボットに搭載されたカメラ、ネットワークカメラなどの撮像機能を有する電子機器等に適用可能である。
また、実施例においては、防振制御装置としてデジタルスチルカメラに適用した例について説明する。しかし、防振制御装置はデジタルムービーカメラ、カメラ付きのスマートフォン、カメラ付きのタブレットコンピュータ、車載カメラ、ドローンカメラ、ロボットに搭載されたカメラ、ネットワークカメラなどの撮像機能を有する電子機器等に適用可能である。
実施例1のカメラの構成等について図1~図11を用いて説明する。
図1は本発明の実施例1におけるカメラの側面図であり、カメラボディ11aと、カメラボディ11aに着脱可能な交換レンズユニット11bで構成される(デジタルスチル)カメラ11における防振制御装置の構成を示している。
図1においてカメラボディ11aに設けられたCPU12は撮影者からの撮影指示操作などに応答してカメラ内の撮影動作や防振システム動作を制御している。又、CPU12は、記憶媒体としてのメモリに記憶されたコンピュータプログラムに基づき、ブレ補正動作を含む、装置全体の各部の動作を制御する制御手段として機能している。
図1は本発明の実施例1におけるカメラの側面図であり、カメラボディ11aと、カメラボディ11aに着脱可能な交換レンズユニット11bで構成される(デジタルスチル)カメラ11における防振制御装置の構成を示している。
図1においてカメラボディ11aに設けられたCPU12は撮影者からの撮影指示操作などに応答してカメラ内の撮影動作や防振システム動作を制御している。又、CPU12は、記憶媒体としてのメモリに記憶されたコンピュータプログラムに基づき、ブレ補正動作を含む、装置全体の各部の動作を制御する制御手段として機能している。
光軸10に沿った被写体光束が交換レンズユニット11bに設けられた撮影光学系13を通して撮像手段としての撮像素子14に入射している。撮像素子14はCMOSイメージセンサ等から構成され、入力された被写体光束に応答した像信号を出力する。尚、図1において、図1の上下方向をカメラの縦方向と呼ぶ。
図1において15pgは角度ブレ検出手段としての第1の角速度計であり、カメラ11に加わる矢印15psに示すピッチ方向のブレ角速度を検出する。第1の角速度計15pgからの角度ブレ信号はCPU12に入力される。16yaは平行ブレ検出手段としての第1の加速度計であり、カメラ11に加わる矢印16ysに示すカメラの縦方向のブレ加速度を検出する。第1の加速度計16yaからの加速度信号はCPU12に入力される。
尚、本実施例では、カメラボディ11aが角度ブレ検出手段(第1の角速度計15pg)と平行ブレ検出手段(第1の加速度計16ya)とを備える例について説明をする。しかしながら、これらの検出手段から検出結果を示す信号を取得できれば、カメラボディ11aがこれらの検出手段を備えていなくてもよい。例えば、角度ブレ検出手段と平行ブレ検出手段のいずれか、もしくは両方をレンズユニット11bが備えており、カメラボディ11aはレンズユニットとの通信により、これらの情報を取得してもよい。
13cはブレ補正レンズであり、駆動手段13bにより矢印13y方向に駆動され角度ブレの補正を行う。ここでブレ補正レンズ13cと駆動手段13bによりブレ補正制御手段が構成されている。
図2は図1のカメラの縦方向についての防振制御装置の要部の機能ブロック図である。
尚、図2に示される機能ブロックの一部は、撮像装置に含まれるコンピュータとしてのCPU12に、不図示の記憶媒体としてのメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行させることによって実現されている。しかし、それらの一部又は全部をハードウェアで実現するようにしても構わない。ハードウェアとしては、専用回路(ASIC)やプロセッサ(リコンフィギュラブルプロセッサ、DSP)などを用いることができる。
尚、図2に示される機能ブロックの一部は、撮像装置に含まれるコンピュータとしてのCPU12に、不図示の記憶媒体としてのメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行させることによって実現されている。しかし、それらの一部又は全部をハードウェアで実現するようにしても構わない。ハードウェアとしては、専用回路(ASIC)やプロセッサ(リコンフィギュラブルプロセッサ、DSP)などを用いることができる。
又、図2に示される夫々の機能ブロックは、同じ筐体に内蔵されていなくても良く、撮像装置は互いに信号路を介して接続された別々の装置により構成しても良い。
尚、図2に関する、上記の説明は図4、図6、図10、図12、図13、図16、図18、図19についても同様に当てはまる。
尚、図2に関する、上記の説明は図4、図6、図10、図12、図13、図16、図18、図19についても同様に当てはまる。
第1の角速度計15pgの信号は角速度積分手段12paで積分されて図1の矢印15pに示す角度ブレに変換される。角速度積分手段12paの信号は角度ブレ目標値算出手段12pbに入力され撮影光学系の特性や焦点距離に合わせた利得調整が行われる。角度ブレ目標値算出手段12pbで利得調整された角度ブレ補正目標値は駆動手段13bに入力される。ブレ補正レンズ13cは駆動手段13bにより矢印13y方向に駆動され、図1のピッチ角度ブレの補正を行う。
第1の加速度計16yaの信号は加速度積分手段12ycで2階積分されて変位量に変換された後に変位バンドパスフィルタ12ydで所望の周波数(例えば1Hz)の成分のみが抽出される。同様に、前述した角速度積分手段12paの出力である角度ブレも角度バンドパスフィルタ12peで所望の周波数(例えば1Hz)の成分のみが抽出される。ここで角度バンドパスフィルタ12peの通過帯域と変位バンドパスフィルタ12ydの通過帯域は略等しくなるように設定されている。
回転半径算出手段12yfは、変位バンドパスフィルタ12yd及び角度バンドパスフィルタ12peで夫々抽出された同じ周波数帯域の変位信号と角度信号の比を算出する。そしてその比から、ブレの回転中心17ycから第1の加速度計16yaまでの角速度計回転半径17yを求める。
即ち、回転半径算出手段は、角度ブレ検出手段の出力(角度ブレ信号と呼ぶことがある)と平行ブレ検出手段の出力(平行ブレ信号と呼ぶことがある)に基づいて角度ブレの回転半径を算出する。
尚、回転中心17ycから第1の加速度計16yaまでの距離は十分に大きいので、図1においては、角速度計回転半径17yを、回転中心17ycから第1の加速度計16yaまでの光軸方向の距離として近似的に表示している。
尚、回転中心17ycから第1の加速度計16yaまでの距離は十分に大きいので、図1においては、角速度計回転半径17yを、回転中心17ycから第1の加速度計16yaまでの光軸方向の距離として近似的に表示している。
次に、角速度計回転半径17yに、第1の加速度計16yaから撮影光学系13の主点までの予め設定された回転半径18yを加えて、撮像光学系の回転半径である光学系回転半径19yを求める。尚、回転中心17ycから撮影光学系13の主点までの距離は十分に大きいので、図1においては、光学系回転半径19yを、回転中心17ycから撮影光学系13の主点までの光軸方向の距離として近似的に表示している。
回転半径算出手段12yfから出力された光学系回転半径19yは、後述する回転半径予測手段12ygを介して乗算手段12yhに入力される。乗算手段12yhは入力された光学系回転半径19yと角速度積分手段12paから入力される角度ブレの積を求めて矢印16y方向の平行ブレを計算し直す。
この様に一旦光学系回転半径19yがわかると、第1の加速度計16yaの信号は使わないで第1の角速度計15pgの信号のみで安定して矢印16y方向の平行ブレを検出することが出来る。
乗算手段12yhの出力は平行ブレ補正目標値算出手段12yiに入力され撮影光学系13の特性や像倍率に合わせた利得調整が行われる。平行ブレ補正目標値算出手段12yiで利得調整された平行ブレ補正目標値は駆動手段13bに入力され、図1のy方向(縦方向)の平行ブレの補正を行う。
乗算手段12yhの出力は平行ブレ補正目標値算出手段12yiに入力され撮影光学系13の特性や像倍率に合わせた利得調整が行われる。平行ブレ補正目標値算出手段12yiで利得調整された平行ブレ補正目標値は駆動手段13bに入力され、図1のy方向(縦方向)の平行ブレの補正を行う。
図3は実施例1におけるカメラの上面図である。尚、図3において、図3の上下方向をカメラの横方向と呼ぶ。
図3において15ygは角度ブレ検出手段としての第2の角速度計であり、カメラ11に加わる矢印15ysに示すヨー方向のブレ角速度を検出する。第2の角速度計15ygの信号はCPU12に入力される。16xaは平行ブレ検出手段としての第2の加速度計であり、カメラ11に加わる矢印16xsに示すカメラの横方向のブレ加速度を検出する。第2の加速度計16xaの信号はCPU12に入力される。
図3において15ygは角度ブレ検出手段としての第2の角速度計であり、カメラ11に加わる矢印15ysに示すヨー方向のブレ角速度を検出する。第2の角速度計15ygの信号はCPU12に入力される。16xaは平行ブレ検出手段としての第2の加速度計であり、カメラ11に加わる矢印16xsに示すカメラの横方向のブレ加速度を検出する。第2の加速度計16xaの信号はCPU12に入力される。
図4は図3のカメラの横方向についての防振制御装置の要部の機能ブロック図であり、カメラ11には図4の構成と図2の構成が共に設けられている。
第2の角速度計15ygの信号は角速度積分手段12yaで積分されて図3の矢印15yに示す角度ブレに変換される。角速度積分手段12yaの信号は角度ブレ補正目標値算出手段12ybに入力され撮影光学系13の特性や焦点距離に合わせた利得調整が行われる。角度ブレ補正目標値算出手段12ybで利得調整された角度ブレ補正目標値は駆動手段13bに入力される。ブレ補正レンズ13cは駆動手段13bにより矢印13x方向に駆動されヨー角度ブレの補正を行う。
第2の角速度計15ygの信号は角速度積分手段12yaで積分されて図3の矢印15yに示す角度ブレに変換される。角速度積分手段12yaの信号は角度ブレ補正目標値算出手段12ybに入力され撮影光学系13の特性や焦点距離に合わせた利得調整が行われる。角度ブレ補正目標値算出手段12ybで利得調整された角度ブレ補正目標値は駆動手段13bに入力される。ブレ補正レンズ13cは駆動手段13bにより矢印13x方向に駆動されヨー角度ブレの補正を行う。
第2の加速度計16xaの信号は加速度積分手段12xcで2階積分されて変位量に変換された後に変位バンドパスフィルタ12xdで所望の周波数(例えば1Hz)の成分のみ抽出される。同様に前述した角速度積分手段12yaで角度に変換された第2の角速度計15ygの信号も角度バンドパスフィルタ12yeで所望の周波数(例えば1Hz)の成分のみ抽出される。
ここで角度バンドパスフィルタ12yeの通過帯域と変位バンドパスフィルタ12xdの通過帯域は略等しくなるように設定されている。回転半径算出手段12xfは、変位バンドパスフィルタ12xd及び角度バンドパスフィルタ12yeで夫々抽出された同じ周波数帯域の変位信号と角度信号の比から、ブレの回転中心17xcから第2の加速度計16xaまでの角速度計回転半径17xを求める。
尚、回転中心17xcから第2の加速度計16xaまでの距離は十分に大きいので、図3においては、角速度計回転半径17xを、回転中心17xcから第2の加速度計16xaまでの光軸方向の距離として近似的に表示している。
次に、角速度計回転半径17xに第2の加速度計16xaから撮影光学系13の主点までの予め設定された回転半径18xを加えて、撮像光学系の回転半径である光学系回転半径19xを求める。尚、回転中心17xcから撮影光学系13の主点までの距離は十分に大きいので、図3においては、光学系回転半径19xを、回転中心17xcから撮影光学系13の主点までの光軸方向の距離として近似的に表示している。
回転半径算出手段12xfから出力された光学系回転半径19xは、後述する回転半径予測手段12xgを介して乗算手段12xhに入力される。乗算手段12xhは入力された光学系回転半径19xと角速度積分手段12yaから入力される角度信号の積を求めて矢印16x方向(カメラの横方向)のブレを計算し直す。
この様に一旦光学系回転半径19xがわかると第2の加速度計16xaの信号は使わないで第2の角速度計15ygの信号のみで安定して平行ブレを検出することが出来る。
乗算手段12xhの信号は平行ブレ補正目標値算出手段12xiに入力され撮影光学系の特性や像倍率に合わせた利得調整が行われる。平行ブレ補正目標値算出手段12xiで利得調整された平行ブレ補正目標値は駆動手段13bに入力される。ブレ補正レンズ13cは駆動手段13bにより矢印13x方向に駆動され前述したヨー角度ブレ補正に加えてカメラの横方向の平行ブレの補正を行う。
乗算手段12xhの信号は平行ブレ補正目標値算出手段12xiに入力され撮影光学系の特性や像倍率に合わせた利得調整が行われる。平行ブレ補正目標値算出手段12xiで利得調整された平行ブレ補正目標値は駆動手段13bに入力される。ブレ補正レンズ13cは駆動手段13bにより矢印13x方向に駆動され前述したヨー角度ブレ補正に加えてカメラの横方向の平行ブレの補正を行う。
図5は本発明の実施例1におけるカメラの正面図である。
図5において15rgは角度ブレ検出手段としての第3の角速度計であり、カメラ11に加わる図5の矢印15rsに示す方向のブレ角速度を検出する。第3の角速度計15rgの信号はCPU12に入力される。
図5において15rgは角度ブレ検出手段としての第3の角速度計であり、カメラ11に加わる図5の矢印15rsに示す方向のブレ角速度を検出する。第3の角速度計15rgの信号はCPU12に入力される。
図6は図5の光軸方向についての防振制御装置の要部の機能ブロック図であり、カメラ11には図6の構成、図4の構成、図2の構成が共に設けられている。即ち、角度ブレ検出手段は複数方向の角度について角度ブレを検出するための複数の角度ブレ検出センサ(第1~第3の角速度計等)を有している。又、平行ブレ検出手段も複数方向の平行ブレを検出するための複数の平行ブレ検出センサ(第1、第2の加速度計等)を有している。
第3の角速度計15rgの信号は角速度積分手段12raで積分されて図5の矢印15rに示す撮影光軸周りのロール角度ブレに変換される。角速度積分手段12raの信号は角度ブレ補正目標値算出手段12rbに入力され利得調整が行われる。角度ブレ補正目標値算出手段12rbで利得調整された角度ブレ補正目標値は駆動手段14bに入力される。
撮像素子14は例えば周囲にギアを形成した回転体14aの上に配置されており、駆動手段14bにより回転体14aを矢印14r方向に回転駆動することで、撮像素子14を回転し、ロール角度ブレの補正を行う。ここで撮像素子14、回転体14a、駆動手段14bによりブレ補正制御手段が構成されている。
前述したように本実施例では、光学系回転半径19y、19xと第1、第2の角速度計15pg、15ygを用いて露光期間中のy方向(カメラの縦方向)とx方向(カメラの横方向)の平行ブレの算出を行っている。従って、露光の際の合焦駆動の振動や露光中のシャッタ駆動の振動により加速度計にノイズが生じても、その影響を受けず、平行ブレ検出精度の劣化が生じない。
但し、露光中の加速度計のノイズの影響を避けるために露光中に回転半径を固定するだけだと、実際に露光中に回転半径が変化した場合に、平行ブレ検出精度が低下してしまう問題がある。
上記の問題について図7~図9を用いて説明する。
上記の問題について図7~図9を用いて説明する。
図7は、平行ブレにより生じる像面でのズレ量/補正量の変化例を説明するための図であり、像面ズレ量の波形と一致するようにブレ補正をすることが望ましい。図7(A)は、実際の像面ズレ量波形71aと、補正量波形71bの例を示す図である。即ち、71aはカメラ11に加わる平行ブレによる像面での像の実際のズレ量を示す像面ズレ量波形であり、71bは露光期間73において回転半径を固定して算出した平行ブレ補正目標値に基づきブレ補正制御手段を駆動した場合の補正量波形の例を示している。
図8は回転半径の変化について説明する図であり、図8(A)は露光期間73において回転半径を固定した場合の回転半径を示す図、図8(B)は実際の回転半径の変化例を示す図である。
図7(A)の実際のズレ量を示す像面ズレ量波形71aは、図8(B)に示す実際の回転半径である回転半径波形72aとカメラ11に加わる実際の角度ブレの積で求まる。
図7(A)の実際のズレ量を示す像面ズレ量波形71aは、図8(B)に示す実際の回転半径である回転半径波形72aとカメラ11に加わる実際の角度ブレの積で求まる。
しかし、図8(A)に示すように、回転半径を露光期間73中に固定(更新しないように)した場合の回転半径波形72bは、図8(B)に示すような実際の回転半径波形72aと誤差が生じる場合がある。
図9は、像面ズレ量の波形とブレ補正量波形との差分を示す図である。露光期間73において、像面ズレ量波形71aと補正量波形71bには図7(A)で示すように波形のずれが生じる。その結果、図9(A)に示すように、両者の波形のずれの差分であるブレ残り波形(補正誤差)74aが生じる。
図9は、像面ズレ量の波形とブレ補正量波形との差分を示す図である。露光期間73において、像面ズレ量波形71aと補正量波形71bには図7(A)で示すように波形のずれが生じる。その結果、図9(A)に示すように、両者の波形のずれの差分であるブレ残り波形(補正誤差)74aが生じる。
そこで、本実施例では回転半径予測手段12ygや12xgを設けて露光中の回転半径を予測することによって、図8(C)に示すような予測回転半径波形72cを算出する。即ち、回転半径予測手段12xgや12ygにおいて、露光開始の所定時間前(例えば1秒前)において回転半径算出手段12xf或いは12yfが出力する回転半径の変化履歴に基づいて露光中の回転半径を予測し予測回転半径波形72cを算出する。
即ち、回転半径予測手段は、回転半径算出手段の出力に基づいて回転半径の変化を予測して、回転半径予測信号を出力している。
即ち、回転半径予測手段は、回転半径算出手段の出力に基づいて回転半径の変化を予測して、回転半径予測信号を出力している。
図7(B)は予測回転半径波形72cに基づき露光期間73においてブレ補正をした場合の補正量波形71cを示した図である。又、図8(C)は予測回転半径波形72cと実際の回転半径波形72aとの差が小さくなることを示した図であり、図9(B)は図7(B)における像面ズレ量波形71aと補正量波形71cとの差分である補正誤差74bが小さくなることを説明する図である。即ち、予測回転半径波形72cを算出してブレ補正をした場合の図9(B)に示す補正誤差74bは、図9(A)に示す補正誤差74aと比べて大幅に低減することができる。
ここで回転半径予測手段12ygや12xgにおける回転半径の予測方法として、適応フィルタを用いた回転半径の予測方法の例について説明する。
図10は、実施例1における回転半径予測手段の機能ブロック図であり、81は予測部、82は適応部を示す。83は減算器、84aは予測部入力切り替えスイッチ、84a1,84a2は予測部入力切り替えスイッチ84aにおける接点を示す。84bは適応動作スイッチ、84cは出力切り替えスイッチ、84c1,84c2は出力切り替えスイッチ84cにおける接点を示す。
図10は、実施例1における回転半径予測手段の機能ブロック図であり、81は予測部、82は適応部を示す。83は減算器、84aは予測部入力切り替えスイッチ、84a1,84a2は予測部入力切り替えスイッチ84aにおける接点を示す。84bは適応動作スイッチ、84cは出力切り替えスイッチ、84c1,84c2は出力切り替えスイッチ84cにおける接点を示す。
84c、84c1、84c2で予測切り替え部84を構成している。85は回転半径予測手段12xg、12ygへの入力端子であり回転半径算出手段12xf、12yfからの信号が入力される。86は回転半径予測手段12xg、12ygからの出力端子、87は単位遅延器を示す。又、u(n)、y(n)、e(n)は夫々、第nサンプルにおける、回転半径算出手段12xf、12yfの入力値、予測値、予測誤差を示している。
先ず、露光開始前において回転半径算出手段12xf、12fyから信号が入力されている場合について説明する。この場合はCPU12により、予測部入力切り替えスイッチ84aは接点84a1側、適応動作スイッチ84bはON、出力切り替えスイッチ84cは接点84c1側という状態にされる。本実施例ではこの状態を適応動作又は適応動作状態と呼ぶ。
この場合単位遅延器87で単位遅延された入力値u(n-1)が、予測部入力切り替えスイッチ84aを介して、予測部81に入力される。予測部81は、過去の入力値に基づいて現在の予測値y(n)を出力する。即ち、予測部81は、1サンプル前までの過去の入力値u(n-1)に基づいて現在の予測値y(n)を生成する。
減算器83は、入力値u(n)と予測値y(n)との差e(n)=u(n)-y(n)(即ち、予測誤差)を計算する。適応部82は、その予測誤差を用いて所定の適応アルゴリズムによって予測部81を更新する。出力切り替えスイッチ84cは接点84c1側に接しているので、入力端子85に入力された現在の入力値u(n)が出力信号として選択され、出力切り替えスイッチ84cを介してそのまま出力端子86に出力される。
このように、露光開始前までは入力端子85からの信号がそのまま出力端子86に出力されるとともに適応部82によって予測部81の適応動作が行われる。
このように、露光開始前までは入力端子85からの信号がそのまま出力端子86に出力されるとともに適応部82によって予測部81の適応動作が行われる。
次に、露光開始以降の動作について説明する。この場合はCPU12により、予測部入力切り替えスイッチ84aは接点84a2側、適応動作スイッチ84bはOFF、出力切り替えスイッチ84cは接点84c2側に切り替えられる。従って、予測部81は、予測部入力切り替えスイッチ84aを介して、過去の予測値y(n-1)が、予測部81にフィードバック入力される。
予測部81はフィードバック入力された過去の予測値に基づいて予測値y(n)を出力する。適応動作スイッチ84bはOFFなので、適応部82及び減算器83の動作は停止される。そして、出力切り替えスイッチ84cは接点84c2側に接しているので、予測値y(n)が出力信号として選択され、出力端子86に出力される。本実施例ではこの状態を予測動作又は予測動作状態と呼ぶ。
このように、露光中は、予測部81で生成された予測値が出力端子86に出力され予測動作が行われる。
尚、図10を用いて説明した予測手法以外でも、回転半径変化履歴からの線形予測やカルマンフィルタなど様々な方法を用いて露光中の回転半径の変化予測が可能である。このように、露光中の回転半径を予測することで、予測回転半径波形72cの、露光期間73における回転半径変化を、図8(A)の回転半径波形72bの露光期間73の回転半径変化よりも、実際の回転半径波形72aに近づけることができる。
尚、図10を用いて説明した予測手法以外でも、回転半径変化履歴からの線形予測やカルマンフィルタなど様々な方法を用いて露光中の回転半径の変化予測が可能である。このように、露光中の回転半径を予測することで、予測回転半径波形72cの、露光期間73における回転半径変化を、図8(A)の回転半径波形72bの露光期間73の回転半径変化よりも、実際の回転半径波形72aに近づけることができる。
前述のように、図7(B)の補正量波形71cは、回転半径予測手段12xg、12ygの信号と、角速度積分手段12xa、12yaの信号の積で求められる。そして像面ズレ量波形71aと補正量波形71cの差である図9(B)のブレ残り波形(補正誤差)74bは、図9(A)のブレ残り波形74aよりもブレ残りを少なくできる。
図8(B)に示される様に、実際の回転半径波形72aは像面ズレ量波形71aに比較して低周波数である。その為、本実施例では、平行ブレ波形や平行ブレ補正量の履歴から露光中の補正波形を予測するのではなく、回転半径波形72bの予測結果に基づいて補正波形を算出している。それにより、安定して高精度な補正量波形71cを得ることができる効果がある。
前述のように露光動作に伴う合焦駆動振動及び露光中のシャッタ駆動振動により加速度計に発生するノイズが平行ブレ検出を劣化させる。それを防ぐために本実施例において露光中は予測した回転半径を用いている。更に、本実施例では、露光期間中でも振動が生じない時には演算で求めた回転半径を用い、露光期間において振動が発生している間のみ回転半径を予測する。
その際に、本実施例では、予測部81で生成された予測値が出力端子86に出力され予測した回転半径が供給されている状態から、出力切り替えスイッチ84cが接点84c1側に切り替えられた時に、回転半径が大幅に変化しないようにする。即ち、回転半径が滑らかにつながるようにすることで安定したブレ補正ができるようにする。
即ち、例えば、図8(C)において、露光期間75が露光期間73より長く、露光期間73以降はリアルタイムの演算で求めた回転半径を用いる場合、予測回転半径波形72cにおいて、露光期間73の最後に段差76が発生しないようにする。そのために、予測回転半径の露光期間73の終端の値に合わせて、その後に続く演算回転半径の値をオフセットさせた破線の波形77を用いることで、予測波形から演算波形に連続的につながるようにブレ補正を行わせている。尚、予測波形から演算波形への変化を滑らかにするために波形を切り替える際にローパスフィルタを通すようにしても良い。
図11は実施例1におけるカメラの防振制御のフローチャートである。尚、コンピュータとしてのCPU12がメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって図11のフローチャートの各ステップの動作が行われる。
図11のフローはカメラ11の電源オンでスタートする。
ステップS901では図2、図4を用いて説明したように回転半径算出手段12xf、12yfは平行ブレの回転半径を算出する。また角度ブレの補正も始める。
図11のフローはカメラ11の電源オンでスタートする。
ステップS901では図2、図4を用いて説明したように回転半径算出手段12xf、12yfは平行ブレの回転半径を算出する。また角度ブレの補正も始める。
ステップS902では順次入力される回転半径情報に基づいて回転半径予測手段12xg、12ygは回転半径予測の準備の為の適応動作を、適応部82を用いて開始する。即ち、この適応動作においては、図10の予測部入力切り替えスイッチ84aは接点84a1側、適応動作スイッチ84bはON、出力切り替えスイッチ84cは接点84c1側という状態にされている。
ステップS903では撮影者からの露光操作が行われたかを判別し、Noの場合にはステップS901に戻って回転半径の算出と角度ブレ補正を続ける。ここでステップS901からステップS904のループを繰り返すことで回転半径予測手段12xg、12ygにおける適応精度を高めることができる。
ステップS903で露光開始と判別されるとステップS904に進む。
ステップS904では連写撮影か否かを判定する。そして連写撮影の場合はステップS908に進み回転半径の予測は行わない。なぜならば連写撮影時は長時間繰り返し撮影が行われるために回転半径の予測精度が徐々に低くなってゆくためである。連写撮影ではない場合はステップS905に進む。
ステップS904では連写撮影か否かを判定する。そして連写撮影の場合はステップS908に進み回転半径の予測は行わない。なぜならば連写撮影時は長時間繰り返し撮影が行われるために回転半径の予測精度が徐々に低くなってゆくためである。連写撮影ではない場合はステップS905に進む。
ステップS905では回転半径予測手段12xg、12ygは適応部82を用いた適応動作から予測動作に切り替わり予測した回転半径の出力を始める。即ち、予測動作においては、図10の予測部入力切り替えスイッチ84aは接点84a2側、適応動作スイッチ84bはOFF、出力切り替えスイッチ84cは接点84c2側に切り替えられ、予測した回転半径の出力が始まる。
ステップS906では角度ブレ補正に加えて、予測した回転半径に基づく平行ブレ補正を開始する。
ステップS907では予測した回転半径が露光前の適応動作時に算出した回転半径に比べて著しく異なる場合(例えば1.5倍の場合)、予測失敗と判断して、ステップS908に進み回転半径の予測をやめて予め設定した回転中心に固定する。ステップS907でNoの場合はステップS909に進む。
ステップS907では予測した回転半径が露光前の適応動作時に算出した回転半径に比べて著しく異なる場合(例えば1.5倍の場合)、予測失敗と判断して、ステップS908に進み回転半径の予測をやめて予め設定した回転中心に固定する。ステップS907でNoの場合はステップS909に進む。
ステップS909では所定時間待機する。この所定時間は、露光動作に伴う外乱振動が収まるまでに必要な予め設定した時間(例えば0.2秒)であり、この所定時間中は回転半径の予測を継続する。前記所定時間が経過したらステップS910に進む。ここで、ステップS909は、外乱振動が所定値以上の期間か否かを、所定の時間が経過したか否かに基づき判定する判定手段として機能している。
尚、ステップS909の様に外乱振動が収まるまでを経過時間で判別する方法以外にも、振動センサを設けて外乱振動が少なくなったらステップS910に進む構成にしても良い。
尚、ステップS909の様に外乱振動が収まるまでを経過時間で判別する方法以外にも、振動センサを設けて外乱振動が少なくなったらステップS910に進む構成にしても良い。
ステップS910では予測切り替え部84により、予測動作から、回転半径算出手段12xf、12yfの出力を乗算手段12xh、12yhに出力する適応動作に切り替える。即ち、図10の予測部入力切り替えスイッチ84aを接点84a1側、適応動作スイッチ84bをON、出力切り替えスイッチ84cを接点84c1側に切り替える。
この時、図8(C)で説明したように回転半径の連続性を保つための処理を行う。即ち、ブレ補正制御手段は、回転半径予測信号と角度ブレ検出手段の出力に基づく平行ブレ補正と、回転半径算出手段の出力と角度ブレ検出手段の出力に基づく平行ブレ補正の差を減少させるように動作する。
ステップS911では露光完了か判別し、露光完了するまでステップS904に戻りブレ補正を継続し、露光完了でステップS901に戻る。
ステップS911では露光完了か判別し、露光完了するまでステップS904に戻りブレ補正を継続し、露光完了でステップS901に戻る。
尚、本実施例ではブレ補正レンズ13cを矢印13x、13y方向に動かすことでブレ補正制御手段13aを構成しているが、撮像素子14を、駆動手段14bを用いて13x、13y方向に動かすことでブレ補正制御手段を構成しても良い。或いは、撮像素子14の読出し領域を13x、13y方向にシフトすることでブレ補正制御手段を構成しても良い。或いは、撮像素子14から読出された画像信号を一旦メモリに保存し、メモリからの読出し領域を13x、13y方向にシフトすることでブレ補正制御手段を構成しても良い。
このように、ブレ補正制御手段は、撮像手段により得られた画像の読出し領域を変更する読出し領域変更手段を含む。又、ブレ補正制御手段は、回転半径予測手段の回転半径予測信号と角度ブレ検出手段の出力に基づいて平行ブレの補正を制御するものであればどのような方法を用いるものであっても良い。
このように本実施例では、外乱振動が発生しやすい露光期間においては、予測部81の出力と角度ブレ検出手段の出力に基づいて平行ブレを補正し、外乱振動が収まると回転半径算出手段の出力と角度ブレ検出手段の出力に基づいて平行ブレを補正している。即ち、ブレ補正制御手段は、外乱振動が所定値以上の期間においては回転半径予測信号と角度ブレ検出手段の出力に基づいて平行ブレを補正する。一方、外乱振動が前記所定値より小さい期間においては、回転半径算出手段の出力と角度ブレ検出手段の出力に基づいて平行ブレを補正する。
このように、本実施例では、外乱振動が発生しやすい期間の平行ブレを、回転中心の変化履歴を用いて予測することで、精度の高い予測ブレを実現し、より精度よくブレ補正をすることで、像劣化を低減することができる。
実施例2のカメラの構成について図12~図14を用いて説明する。
図12は本発明の実施例2におけるカメラの縦方向についての防振制御装置の要部の機能ブロック図であり、図2の機能ブロック図の一部を変更したものである。
即ち、図12の機能ブロック図は、図2の機能ブロック図に対して、周波数の異なる複数のバンドパスフィルタを介して周波数毎に回転半径を求め、各回転半径の適応動作を並行して進めている点で異なる。更に、周波数毎の回転半径のいずれかに基づいて縦方向の平行ブレ補正目標値を求めている点で異なる。
図12は本発明の実施例2におけるカメラの縦方向についての防振制御装置の要部の機能ブロック図であり、図2の機能ブロック図の一部を変更したものである。
即ち、図12の機能ブロック図は、図2の機能ブロック図に対して、周波数の異なる複数のバンドパスフィルタを介して周波数毎に回転半径を求め、各回転半径の適応動作を並行して進めている点で異なる。更に、周波数毎の回転半径のいずれかに基づいて縦方向の平行ブレ補正目標値を求めている点で異なる。
図12の内、図2とは異なる部分について説明する。
第1の加速度計16yaの出力信号は加速度積分手段12ycで2階積分されて変位量に変換される。加速度積分手段12ycの出力から、第1変位バンドパスフィルタ12yd1で第1の周波数(例えば0.5Hz)の成分のみ抽出される。同様に、角速度積分手段12paで角度に変換された第1の角速度計15pgの信号も、第1角度バンドパスフィルタ12pe1で第1の周波数(例えば0.5Hz)の成分のみ抽出される。
第1の加速度計16yaの出力信号は加速度積分手段12ycで2階積分されて変位量に変換される。加速度積分手段12ycの出力から、第1変位バンドパスフィルタ12yd1で第1の周波数(例えば0.5Hz)の成分のみ抽出される。同様に、角速度積分手段12paで角度に変換された第1の角速度計15pgの信号も、第1角度バンドパスフィルタ12pe1で第1の周波数(例えば0.5Hz)の成分のみ抽出される。
第1回転半径算出手段12yf1は、第1変位バンドパスフィルタ12yd1の出力と第1角度バンドパスフィルタ12pe1の出力に基づいて縦方向の第1角速度計回転半径17y1を算出し、更に縦方向の光学系回転半径19y1を求める。
第1利得回転半径予測手段12yg1は(例えば2秒前)において第1回転半径算出手段12yf1が出力する縦方向の第1光学系回転半径の変化履歴に基づいて露光中の縦方向の第1光学系回転半径を予測する。
第1利得回転半径予測手段12yg1は(例えば2秒前)において第1回転半径算出手段12yf1が出力する縦方向の第1光学系回転半径の変化履歴に基づいて露光中の縦方向の第1光学系回転半径を予測する。
又、加速度積分手段12ycの出力信号は第2変位バンドパスフィルタ12yd2によって第1の周波数とは異なる第2の周波数(例えば2Hz)の成分のみ抽出される。同様に、角速度積分手段12paの出力信号も第2角度バンドパスフィルタ12pe2によって第1の周波数とは異なる第2の周波数(例えば2Hz)の成分のみ抽出される。
第2回転半径算出手段12yf2は第2変位バンドパスフィルタ12yd2の出力と第2角度バンドパスフィルタ12pe2の出力に基づいて縦方向の第2角速度計回転半径17y2を算出し縦方向の光学系回転半径19y2を求める。
第2利得回転半径予測手段12yg2は(例えば0.5秒前)において回転半径算出手段12yf2が出力する縦方向の第2光学系回転半径の変化履歴に基づいて露光中の縦方向の第2光学系回転半径を予測する。
第2利得回転半径予測手段12yg2は(例えば0.5秒前)において回転半径算出手段12yf2が出力する縦方向の第2光学系回転半径の変化履歴に基づいて露光中の縦方向の第2光学系回転半径を予測する。
このように、本実施例では、角度ブレ検出手段の出力及び平行ブレ検出手段の出力から夫々異なる周波数成分を抽出する複数のバンドパスフィルタが設けられている。又、複数の回転半径予測手段によって、複数のバンドパスフィルタ信号に基づいて角度ブレの回転半径を予測している。
第1利得回転半径予測手段12yg1及び第2利得回転半径予測手段12yg2の出力信号は、回転半径選択手段12yjでいずれかの光学系回転半径が選択されて乗算手段12yhに出力される。
回転半径選択手段12yjの選択基準を説明する。信号判定手段12ykは第1回転半径算出手段12yf1に入力される第1変位バンドパスフィルタ12yd1の出力、第2変位バンドパスフィルタ12yd2の出力を比較し、比較結果を回転半径選択手段12yjに送る。回転半径選択手段12yjは前記比較結果に基づいて、相対的に大きな信号を出力する変位バンドパスフィルタに基づき算出された光学系回転半径を選択する。
具体的には第1変位バンドパスフィルタ12yd1の出力より第2変位バンドパスフィルタ12yd2の出力が大きい時は、2Hzの平行ブレが特徴的であると判定し、第2利得回転半径予測手段12yg2の信号を選択して乗算手段12yhに送る。或いは信号判定手段12ykは第1回転半径算出手段12yf1に入力される第1角度バンドパスフィルタ12pe1の出力、第2角度バンドパスフィルタ12pe2の出力を比較し、比較結果を回転半径選択手段12yjに送る。
回転半径選択手段12yjは前記比較結果に基づいて相対的に大きな信号を出力する角度バンドパスフィルタに基づき算出された光学系回転半径を選択する。
具体的には第1角度バンドパスフィルタ12pe1の出力より第2角度バンドパスフィルタ12pe2の出力が大きい時は、2Hzの平行ブレが特徴的であると判定し、第2利得回転半径予測手段12yg2の信号を選択して乗算手段12yhに送る。
このように、本実施例では、回転半径選択手段は、複数の回転半径予測手段の出力から平行ブレ補正に用いる出力を選択している。
具体的には第1角度バンドパスフィルタ12pe1の出力より第2角度バンドパスフィルタ12pe2の出力が大きい時は、2Hzの平行ブレが特徴的であると判定し、第2利得回転半径予測手段12yg2の信号を選択して乗算手段12yhに送る。
このように、本実施例では、回転半径選択手段は、複数の回転半径予測手段の出力から平行ブレ補正に用いる出力を選択している。
第1利得回転半径予測手段12yg1及び第2利得回転半径予測手段12yg2は図10を用いて説明した予測法を用いて予測動作を行う。又、カメラの電源オンから同時に適応動作を始める。本実施例においては、第1利得回転半径予測手段12yg1及び第2利得回転半径予測手段12yg2が並行して予測の為の演算である適応動作を進めるので、回転半径選択手段12yjからいずれの予測値が求められた場合にも即座に対応することができる。
ここで第1利得回転半径予測手段12yg1は、予測動作で求めた光学系回転半径に利得1を掛ける。それに対して第2利得回転半径予測手段12yg2は予測動作で求めた光学系回転半径に利得0.7を掛ける。即ち、本実施例では外乱ノイズの影響を避ける為に、第2利得回転半径予測手段12yg2は第1利得回転半径予測手段12yg1よりも利得を低くしてブレ補正劣化を低減している。
これは、第2角度バンドパスフィルタ12pe2及び第2変位バンドパスフィルタ12yd2の抽出周波数が、第1角度バンドパスフィルタ12pe1及び第1変位バンドパスフィルタ12yd1の抽出周波数より高い為に外乱ノイズが混入しやすいからである。このように、本実施例では、複数の回転半径予測手段の出力利得を周波数毎に異ならせている点にも特徴を有する。
乗算手段12yhで乗算された角速度積分手段12paの信号は平行ブレ補正目標値算出手段12yiに入力され撮影光学系の特性や像倍率に合わせた利得調整が行われる。平行ブレ補正目標値算出手段12yiで利得調整された平行ブレ補正目標値は駆動手段13bに入力される。ブレ補正レンズ13cは駆動手段13bにより矢印13y方向に駆動され前述した角度ブレ補正に加えてカメラの縦方向の平行ブレの補正を行う。
図13は本発明の実施例2におけるカメラの光軸についての防振制御装置の要部の機能ブロック図であり、図5のカメラ上面図と対応した図6の機能ブロック図の変形例を示している。即ち、図13の機能ブロック図は、周波数の異なる複数のバンドパスフィルタを介して周波数毎に回転半径を求め、各回転半径の適応動作を並行して進めている点に特徴がある。更に、周波数毎の回転半径のいずれかに基づいて図5における平行ブレ補正目標値を求めている点に特徴がある。又、図13では図5に示した光学系回転半径19rを算出している。
又、カメラ11には図13の構成と図12の構成が共に設けられている。
又、カメラ11には図13の構成と図12の構成が共に設けられている。
図13において、第2の加速度計16xaの出力信号は加速度積分手段12xcで2階積分されて変位量に変換される。加速度積分手段12xcの出力から、第1変位バンドパスフィルタ12xd1で第1の周波数(例えば0.5Hz)の成分のみ抽出される。
第3の角速度計15rgの信号も同様に、角速度積分手段12raで角度に変換され、第1角度バンドパスフィルタ12re1で第1の周波数(例えば0.5Hz)の成分のみ抽出される。
第3の角速度計15rgの信号も同様に、角速度積分手段12raで角度に変換され、第1角度バンドパスフィルタ12re1で第1の周波数(例えば0.5Hz)の成分のみ抽出される。
第1回転半径算出手段12xf1は、第1角度バンドパスフィルタ12re1の出力と第1変位バンドパスフィルタ12xd1の出力に基づいて角速度計回転半径17r1を算出する。更に第3の角速度計15rgと光軸との距離18rと角速度計回転半径17r1に基づき光学系回転半径19r1を求める。
第1利得回転半径予測手段12xg1は(例えば2秒前)において第1回転半径算出手段12xf1が出力する光学系回転半径の変化履歴に基づいて露光中の光学系回転半径を予測する。
第1利得回転半径予測手段12xg1は(例えば2秒前)において第1回転半径算出手段12xf1が出力する光学系回転半径の変化履歴に基づいて露光中の光学系回転半径を予測する。
又、加速度積分手段12xcの出力信号は第2変位バンドパスフィルタ12xd2によって第1の周波数とは異なる第2の周波数(例えば2Hz)の成分のみ抽出される。同様に、角速度積分手段12raの出力信号も第2角度バンドパスフィルタ12re2によって第1の周波数とは異なる第2の周波数(例えば2Hz)の成分のみ抽出される。
第2回転半径算出手段12xf2は第2角度バンドパスフィルタ12re2の出力と第2変位バンドパスフィルタ12xd2の出力に基づいて角速度計回転半径17r2を算出し光学系回転半径19r2を求める。更に第3の角速度計15rgと光軸との距離18rと角速度計回転半径17r2に基づき光学系回転半径19r2を求める。
第2利得回転半径予測手段12xg2は(例えば0.5秒前)において第2回転半径算出手段12xf2が出力する光学系回転半径の変化履歴に基づいて露光中の光学系回転半径を予測する。
第2利得回転半径予測手段12xg2は(例えば0.5秒前)において第2回転半径算出手段12xf2が出力する光学系回転半径の変化履歴に基づいて露光中の光学系回転半径を予測する。
第1利得回転半径予測手段12xg1及び第2利得回転半径予測手段12xg2の出力信号は、回転半径選択手段12xjでいずれかの回転半径が選択されて乗算手段12xhに出力される。
信号判定手段12xkは第1回転半径算出手段12xf1に入力される第1変位バンドパスフィルタ12xd1の出力、第2変位バンドパスフィルタ12xd2の出力を比較し、比較結果を回転半径選択手段12xjに送る。回転半径選択手段12xjは前記比較結果に基づいて、相対的に大きな信号を出力する変位バンドパスフィルタに基づき算出された光学系回転半径を選択する。
信号判定手段12xkは第1回転半径算出手段12xf1に入力される第1変位バンドパスフィルタ12xd1の出力、第2変位バンドパスフィルタ12xd2の出力を比較し、比較結果を回転半径選択手段12xjに送る。回転半径選択手段12xjは前記比較結果に基づいて、相対的に大きな信号を出力する変位バンドパスフィルタに基づき算出された光学系回転半径を選択する。
具体的には第1変位バンドパスフィルタ12xd1の出力より第2変位バンドパスフィルタ12xd2の出力が大きい時は、2Hzの平行ブレが特徴的であると判定し、第2利得回転半径予測手段12xg2の信号を選択して乗算手段12xhに送る。
或いは信号判定手段12xkは第1回転半径算出手段12xf1に入力される第1角度バンドパスフィルタ12re1の出力、第2角度バンドパスフィルタ12re2の出力を比較し、比較結果を回転半径選択手段12xjに送る。
或いは信号判定手段12xkは第1回転半径算出手段12xf1に入力される第1角度バンドパスフィルタ12re1の出力、第2角度バンドパスフィルタ12re2の出力を比較し、比較結果を回転半径選択手段12xjに送る。
回転半径選択手段12xjは前記比較結果に基づいて相対的に大きな信号を出力する角度バンドパスフィルタに基づき算出された光学系回転半径を選択する。
具体的には第1角度バンドパスフィルタ12re1の出力より第2角度バンドパスフィルタ12re2の出力が大きい時は、2Hzの平行ブレが特徴的であると判定し、第2利得回転半径予測手段12xg2の信号を選択して乗算手段12xhに送る。
具体的には第1角度バンドパスフィルタ12re1の出力より第2角度バンドパスフィルタ12re2の出力が大きい時は、2Hzの平行ブレが特徴的であると判定し、第2利得回転半径予測手段12xg2の信号を選択して乗算手段12xhに送る。
第1利得回転半径予測手段12xg1及び第2利得回転半径予測手段12xg2は図10を用いて説明した予測法を用いて予測動作を行う。又、カメラの電源オンから同時に適応動作を始める。本実施例においては、第1利得回転半径予測手段12xg1及び第2利得回転半径予測手段12xg2が並行して予測の為の演算である適応動作を進めるので、回転半径選択手段12xjからいずれの予測値が求められた場合にも即座に対応することができる。
ここで第1利得回転半径予測手段12xg1は、予測動作で求めた回転半径に例えば利得1を掛ける。それに対して第2利得回転半径予測手段12xg2は予測動作で求めた回転半径に例えば利得0.7を掛ける。即ち、本実施例では外乱ノイズの影響を避ける為に、第2利得回転半径予測手段12xg2は第1利得回転半径予測手段12xg1よりも利得を低くしてブレ補正劣化を低減している。これは、第2角度バンドパスフィルタ12re2及び第2変位バンドパスフィルタ12xd2の抽出周波数が、第1角度バンドパスフィルタ12re1及び第1変位バンドパスフィルタ12xd1の抽出周波数より高い為に外乱ノイズが混入しやすいからである。
乗算手段12xhは角速度積分手段12raから出力される第3の角速度計15rgの出力信号の積分角度と光学系回転半径19rを乗算する。乗算手段12xhの出力は平行ブレ補正目標値算出手段12xiに入力され撮影光学系の特性や像倍率に合わせた利得調整が行われる。平行ブレ補正目標値算出手段12xiで利得調整された平行ブレ補正目標値は駆動手段13bに入力され、ブレ補正レンズ13cは駆動手段13bにより矢印16x方向に駆動されカメラの横方向の平行ブレの補正を行う。
この様に、実施例1では図3において第2の角速度計15yg信号の積分角度と光学系回転半径19xを乗算して平行ブレ16xを求めていたが、実施例2では第3の角速度計15rgと回転半径19rを用いている。
尚、図13においては、角度ブレ補正目標値は第2の角速度計15ygの出力を角速度積分手段12yaで積分し、角度ブレ目標値算出手段12pbを用いて算出している。しかし、第1の角速度計15pg、第3の角速度計15rgの出力を夫々角速度積分手段で積分し、角度ブレ目標値算出手段を用いて夫々の角度ブレ補正目標値を算出して、それに応じて角度ブレ補正しても良い。
図14は実施例2におけるカメラの防振制御のフローチャートであり、図11のフローチャートと同じ番号のステップは同様の処理の為説明は省略する。尚、コンピュータとしてのCPU12がメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって図14のフローチャートの各ステップの動作が行われる。
ステップS1201では回転半径選択手段12xjは信号判定手段12xkの出力に基づいて第1利得回転半径予測手段12xg1からの予測光学系回転半径と第2利得回転半径予測手段12xg2からの予測回転半径のいずれかを選択する。又、信号判定手段12xkの出力に基づいて第1利得回転半径予測手段12yg1からの予測光学系回転半径と第2利得回転半径予測手段12yg2からの予測回転半径のいずれかを選択する。
ステップS1202ではカメラに加わる外乱振動を第1、第2の加速度計16ya及び16xaで検出する。そして外乱振動が収まるまでこのステップを循環して待機し予測動作を継続する。
実施例3のカメラの構成について図15~図19を用いて説明する。
図15は本発明の実施例3におけるカメラの側面図であり、図1と異なるのは第1の加速度計16yaの代わりに撮像素子14から検出される矢印14y方向の動きベクトル14yがCPU12に入力されている点である。図には示していないが、本実施例では、撮像素子14から得られた画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段を含み、動きベクトル検出手段は平行ブレ検出手段として機能している。
図15は本発明の実施例3におけるカメラの側面図であり、図1と異なるのは第1の加速度計16yaの代わりに撮像素子14から検出される矢印14y方向の動きベクトル14yがCPU12に入力されている点である。図には示していないが、本実施例では、撮像素子14から得られた画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段を含み、動きベクトル検出手段は平行ブレ検出手段として機能している。
図16は図15のカメラの縦方向についての防振制御装置の要部の機能ブロック図であり、図2と異なるのは動きベクトル14yから求まる変位が変位バンドパスフィルタ12ydに入力されている点である。
図17は実施例3におけるカメラの正面図である。図5との違いは第2の加速度計16xaを用いる代わりに撮像素子14から検出される矢印14x方向の第2の動きベクトル14xがCPU12に入力されている点である。
図18は図17のカメラの光軸方向についての防振制御装置の要部の機能ブロック図である。
図4と異なるのは図17では、x方向の第2の動きベクトル14xから求まる変位が変位バンドパスフィルタ12xdに入力している点である。又、実施例2と同様に、回転半径算出手段12xfで第3の角速度計15rgを用いて光学系回転半径19rを求めている点である。
図18は図17のカメラの光軸方向についての防振制御装置の要部の機能ブロック図である。
図4と異なるのは図17では、x方向の第2の動きベクトル14xから求まる変位が変位バンドパスフィルタ12xdに入力している点である。又、実施例2と同様に、回転半径算出手段12xfで第3の角速度計15rgを用いて光学系回転半径19rを求めている点である。
この様に平行ブレ検出手段として加速度計ではなく撮像素子14から得られる動きベクトルと、角度検出手段である角速度計から得られた角速度の積分値の比から光学系回転半径を求めている。又、回転半径予測手段は露光前に回転半径を適応動作で出力し、露光時には予測動作で予測回転半径を出力して平行ブレの補正を行う。
更に、実施例3においては予測された回転半径の信頼性を判定する信頼性判定手段を有する。又、ブレ補正制御手段は、信頼性判定手段の判定に基づき回転半径予測手段の予測回転半径を変更する。
図19は、実施例3における信頼性判定手段に関する機能ブロック図である。
図19において、信頼性判定手段1701は異なる複数方向におけるブレの予測回転半径の比較に基づいて回転半径予測手段12xg、12ygの予測回転半径の信頼性を判定している。
図19は、実施例3における信頼性判定手段に関する機能ブロック図である。
図19において、信頼性判定手段1701は異なる複数方向におけるブレの予測回転半径の比較に基づいて回転半径予測手段12xg、12ygの予測回転半径の信頼性を判定している。
信頼性判定手段1701において、回転半径予測手段12xg、12ygの信号は予測値比較部1701aに入力される。予測値比較部1701aは回転半径予測手段12xg、12ygの予測値である光学系回転半径の比率を算出する。そして、比率の変動が大きくなった時(比率の微分値が所定の閾値より大きくなった時)に信頼性が低下したと判断して予め夫々設定した予測値固定信号を予測切り替え部1702bx、1702byに夫々供給する。即ち、信頼性判定手段は回転半径予測手段の予測回転半径の変動に基づいて予測回転半径の信頼性を判定する。
予測切り替え部1702bx、1702byは回転半径予測手段12xg、12ygが予測値を出力していない時(適応動作時)は夫々の回転半径算出手段からの出力信号を乗算手段12xh、12yhに供給する。
又、回転半径予測手段12xg、12ygが予測値を出力している時(予測動作時)に、予測値比較部1701aより予測値固定信号が供給されなければ、回転半径予測手段12xg、12ygからの予測値を乗算手段12xh、12yhに出力する。
又、回転半径予測手段12xg、12ygが予測値を出力している時(予測動作時)に、予測値比較部1701aより予測値固定信号が供給されなければ、回転半径予測手段12xg、12ygからの予測値を乗算手段12xh、12yhに出力する。
一方、回転半径予測手段12xg、12ygが予測値を出力している時(予測動作時)に、予測値比較部1701aより予測値固定信号が出力された場合にはその時点の予測回転半径を固定値として乗算手段12xh、12yhに出力する。即ち、ブレ補正制御手段は、回転半径予測手段の予測回転半径の信頼性に基づき、回転半径予測手段の予測回転半径を所定の値に固定する。
この様に信頼性判定手段1701は2つの光学系回転半径19x、19yの比率の変動に基づき予測された光学系回転半径の信頼性を判定している。これは、回転半径の変動があった時にはどの方向でも同程度の変動になる為に比率の変動は少ない事を利用している。
尚、図19では光学系回転半径19x、19yに基づき信頼性判定を行っているが、光学系回転半径19x、19rの比較や、19y、19rの比較に基づき信頼性判定を行っても良い。或いは光学系回転半径19x、19y、19r夫々の変動率が所定の閾値を超えた場合に、信頼性が低いと判断して固定値に切り替えるようにしても良い。
尚、図19では光学系回転半径19x、19yに基づき信頼性判定を行っているが、光学系回転半径19x、19rの比較や、19y、19rの比較に基づき信頼性判定を行っても良い。或いは光学系回転半径19x、19y、19r夫々の変動率が所定の閾値を超えた場合に、信頼性が低いと判断して固定値に切り替えるようにしても良い。
以上、本発明をその好適な実施例に基づいて詳述してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
尚、本実施例における制御の一部又は全部を上述した実施例の機能を実現するコンピュータプログラムをネットワーク又は各種記憶媒体を介して防振制御装置等に供給するようにしてもよい。そしてその防振制御装置等におけるコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。その場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。
尚、本実施例における制御の一部又は全部を上述した実施例の機能を実現するコンピュータプログラムをネットワーク又は各種記憶媒体を介して防振制御装置等に供給するようにしてもよい。そしてその防振制御装置等におけるコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。その場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。
11 カメラ
12yg 回転半径予測手段
12xg 回転半径予測手段
12yj 回転半径選択手段
13a ブレ補正制御手段
1701 信頼性判定手段
12yg 回転半径予測手段
12xg 回転半径予測手段
12yj 回転半径選択手段
13a ブレ補正制御手段
1701 信頼性判定手段
Claims (17)
- 角度ブレ検出手段から取得した角度ブレ信号と平行ブレ検出手段から取得した平行ブレ信号との出力に基づいて角度ブレの回転半径を算出する回転半径算出手段と、
前記回転半径算出手段の出力に基づいて前記回転半径の変化を予測して、回転半径予測信号を出力する回転半径予測手段と、
前記回転半径予測手段の前記回転半径予測信号と前記角度ブレ検出手段から取得した前記角度ブレ信号に基づいて平行ブレの補正を制御するブレ補正制御手段と、を有することを特徴とする防振制御装置。 - 前記ブレ補正制御手段は、外乱振動が所定値以上の期間においては前記回転半径予測信号と前記角度ブレ検出手段の出力に基づいて前記平行ブレを補正し、前記外乱振動が前記所定値より小さい期間においては、前記回転半径算出手段の出力と前記角度ブレ検出手段の出力に基づいて前記平行ブレを補正することを特徴とする請求項1に記載の防振制御装置。
- 前記ブレ補正制御手段は、前記回転半径予測信号と前記角度ブレ検出手段の出力に基づく前記平行ブレの補正と、前記回転半径算出手段の出力と前記角度ブレ検出手段の出力に基づく前記平行ブレの補正の差を減少させるように動作することを特徴とする請求項1に記載の防振制御装置。
- 前記角度ブレ検出手段の出力及び前記平行ブレ検出手段の出力から夫々異なる周波数成分を抽出する複数のバンドパスフィルタと、
前記複数のバンドパスフィルタの信号に基づいて前記角度ブレの前記回転半径を予測する複数の前記回転半径予測手段と、
複数の前記回転半径予測手段の出力から前記平行ブレの補正に用いる出力を選択する回転半径選択手段を有することを特徴とする請求項1に記載の防振制御装置。 - 前記複数の回転半径予測手段の出力利得を周波数毎に異ならせることを特徴とする請求項4記載の防振制御装置。
- 前記回転半径予測手段により予測された前記回転半径の信頼性を判定する信頼性判定手段を有し、
前記ブレ補正制御手段は、前記信頼性判定手段の判定に基づき前記回転半径予測手段の予測回転半径を変更することを特徴とする請求項1に記載の防振制御装置。 - 前記信頼性判定手段は前記回転半径予測手段の予測回転半径の変動に基づいて予測回転半径の信頼性を判定することを特徴とする請求項6に記載の防振制御装置。
- 前記ブレ補正制御手段は、前記回転半径予測手段の予測回転半径の信頼性に基づき、前記回転半径予測手段の予測回転半径を所定の値に固定することを特徴とする請求項6に記載の防振制御装置。
- 前記平行ブレ検出手段は加速度計を含み、前記回転半径算出手段は、前記平行ブレ信号として、前記加速度計からの信号を取得することを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の防振制御装置。
- 前記平行ブレ検出手段は撮像素子の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段を含み、前記回転半径算出手段は、前記平行ブレ信号として、前記動きベクトル検出手段からの信号を取得することを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の防振制御装置。
に記載の防振制御装置。 - 前記角度ブレ検出手段は角速度計を含み、前記回転半径算出手段は、前記角度ブレ信号として、前記角速度計からの信号を取得することを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の防振制御装置。
- 前記外乱振動が前記所定値以上の期間か否かを所定の時間が経過したか否かに基づき判定する判定手段を有することを特徴とする請求項2に記載の防振制御装置。
- 前記ブレ補正制御手段は、撮影光学系を駆動する駆動手段を制御することを特徴とする請求項1~12のいずれか1項に記載の防振制御装置。
- 前記ブレ補正制御手段は、撮像手段により得られた画像の読出し領域を変更する読出し領域変更手段を制御することを特徴とする請求項1~12のいずれか1項に記載の防振制御装置。
- 前記角度ブレ検出手段は複数方向の角度について前記角度ブレを検出するための複数の角度ブレ検出センサを有し、前記回転半径算出手段は、前記角度ブレ信号として、前記複数の角度ブレ検出センサから複数方向の角度についての前記角度ブレ信号を取得することを特徴とする請求項1~13のいずれか1項に記載の防振制御装置。
- 前記平行ブレ検出手段は複数方向の前記平行ブレを検出するための複数の平行ブレ検出センサを有し、前記回転半径算出手段は、前記平行ブレ信号として、前記複数の平行ブレ検出センサから複数方向の前記平行ブレ信号を取得することを特徴とする請求項1~15のいずれか1項に記載の防振制御装置。
- 請求項1~16のいずれか1項に記載の防振制御装置の各手段をコンピュータにより制御するためのコンピュータプログラム。
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JP2021133021A JP2023027714A (ja) | 2021-08-17 | 2021-08-17 | 防振制御装置及びコンピュータプログラム |
US17/881,821 US11943535B2 (en) | 2021-08-17 | 2022-08-05 | Image stabilization control device and storage medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2021133021A JP2023027714A (ja) | 2021-08-17 | 2021-08-17 | 防振制御装置及びコンピュータプログラム |
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JP2021133021A Pending JP2023027714A (ja) | 2021-08-17 | 2021-08-17 | 防振制御装置及びコンピュータプログラム |
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