JP4612765B2

JP4612765B2 - ぶれ検出機能付き装置

Info

Publication number: JP4612765B2
Application number: JP2000180790A
Authority: JP
Inventors: 康裕原田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: JP2001356380A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ぶれ検出手段として機械式の角速度センサと撮像素子を具備した、例えばカメラ等のぶれ検出機能付き装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、振動子に発生するコリオリ力を利用した振動ジャイロなど、機械式の角速度センサによりぶれ検出を行い、その出力に基づいて、撮影レンズの一部もしくは前面に取り付けられた補正光学系を駆動し、ぶれ補正をする機能を具備したカメラが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の振動ジャイロ等の機械式センサをぶれ検出に利用したシステムの場合、温度等で変化する出力オフセットが問題となる。このオフセットは、センサ出力をアナログハイパスフィルタへ入力する事により取り除くことができる。しかし、この方法では、アナログハイパスフィルタの時定数が大きいために、出力が安定するまでにかなりの時間を必要とするという問題があった。
【０００４】
これに対して、機械式の角速度センサを備えたカメラにおいて、第２のぶれ検出手段として焦点検出用の撮像素子（以下ＡＦセンサと記す）を用いてぶれ検出を行い、得られたぶれ量に基づいて角速度を推定し、Ｄ／Ａコンバータを用いて前記角速度センサの出力オフセットを取り除く事により、速やかなオフセット調整が可能となる。
【０００５】
ＡＦセンサによるぶれ検出を利用して角速度センサのオフセット調整を行う場合、ＡＦセンサで検出される像ぶれ量は、ＡＦセンサ面上での像ぶれ量である。このため、カメラのぶれ成分は、カメラの並進方向のシフトぶれと、ピッチ，ヨー方向の回転ぶれを合わせたものが検出される。ここで、回転ぶれ成分はセンサ面上の像ぶれに大きな影響を与える。一方で、機械式の角速度センサで検出されるカメラのぶれ成分は、カメラの回転ぶれ成分のみである。したがって、機械式の角速度センサのオフセット調整にＡＦセンサを用いて検出された像ぶれ量を利用しようとすると、被写体が近距離の場合にはシフトぶれ成分の影響により正確なオフセット調整ができないという問題があった。
【０００６】
（発明の目的）
本発明の目的は、対象物が所定の近距離側に位置する場合においても、機械式の角速度センサを有する第１のぶれ検出手段の出力オフセットを正確、且つ速やかに収束させることのできるぶれ検出機能付き装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、機械式の角速度センサを用いてぶれを検出する第１のぶれ検出手段と、所定のエリアにおいて対象物に対する像信号を検出する撮像手段と、該撮像手段により検出された像信号を用いてぶれの検出を行う第２のぶれ検出手段と、前記像信号から対象物の距離に関する情報を算出する演算手段と、前記第２のぶれ検出手段の出力に基づき、前記第１のぶれ検出手段の出力を調整する調整手段とを有するぶれ検出機能付き装置において、前記演算手段にて対象物が所定の近距離側に位置することが算出された場合は、前記第２のぶれ検出手段の出力に基づき、前記第１のぶれ検出手段の出力調整を行うことを禁止する制御手段を有するぶれ検出機能付き装置とするものである。
【０００８】
同じく上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、機械式の角速度センサを用いてぶれを検出する第１のぶれ検出手段と、複数のエリアにおいて対象物に対する像信号をそれぞれ検出する撮像手段と、前記少なくとも一つの像信号を用いてぶれの検出を行う第２のぶれ検出手段と、前記各像信号から最大値と最小値の前記対象物の距離に関する情報をそれぞれ算出する演算手段と、前記第２のぶれ検出手段の出力に基づき、前記第１のぶれ検出手段の出力を調整する調整手段とを有するぶれ検出機能付き装置において、前記演算手段にて得られた最大値より前記対象物が所定の近距離側に位置しないと判定した場合は、前記最大値を示す前記エリアにて得られた像信号に基づいて前記第２のぶれ検出手段にぶれを検出させ、該ぶれ情報を用いて前記第１のぶれ検出手段の出力を調整させる制御手段を有するぶれ検出機能付き装置とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
（実施の第１の形態）
図１は本発明の実施の一形態に係わるカメラの主要部分の回路構成を示すブロック図である。
【００１１】
同図において、１はマイコン（以下、ＣＰＵと記す）であり、レンズ駆動や露光などカメラ全体のシーケンスコントロールを実行する。また、露出演算や焦点検出演算、さらにはぶれ検出に関わる演算など、撮影に関する演算も行う。２は機械式の手ぶれセンサであるところの角速度センサであり、カメラのヨー方向の手ぶれを検出する。３は後述する検出回路４の出力に基づいて前記角速度センサ２内の振動子を駆動させるための駆動回路、４は前記角速度センサ２の出力をその出力に対応した電圧レベルに変換する検出回路、５は角速度信号を積分し角変位信号に変換する積分回路である。６は後述する機械式センサの出力オフセットをＤ／Ａコンバータを用いて調整するオフセット調整回路である。１３はハイパスフィルタであり、アナログハイパスフィルタ又はディジタルハイパスフィルタである。１２はオフセット調整法切り換え手段であり、Ｄ／Ａコンバータを用いたオフセット調整回路６を用いてオフセット調整を行うか、ハイパスフィルタ１３によりオフセット調整を行うかを選択するためのものである。
【００１２】
なお、図及び説明を省略するが、カメラのピッチ方向の手ぶれを検出するためのセンサ及びセンサ出力に関する処理回路、オフセット調整に関する回路も、上述のヨー方向のものと同様な構成になっている。
【００１３】
７は補正光学系駆動回路であり、補正光学系８の駆動制御を行う。１０はＡＦセンサであり、撮影画面内の焦点検出点にて焦点検出を行うために水平，垂直方向に直交して配置されているラインセンサである。１１は前記ラインセンサ１０の検出結果に基づいて被写体距離に応じた信号をＣＰＵ１に出力するセンサ制御部であり、この実施の形態ではカメラのＡＦセンサからの像信号を用いてぶれ検出を行うため、該センサ制御部１１はぶれ検出のための像信号も出力する。ＣＰＵ１では、この像信号に基づきぶれ検出が行われる。
【００１４】
図２は、撮影画面内において、前記ＡＦセンサ１０にて被写体距離に相当する情報を測定する各エリアを示す図である。
【００１５】
この実施の形態では、水平，垂直方向に各１つのエリアを有し、そのエリアに対する測距データが求まる。更に、このエリアからの出力を用いてぶれ検出を行うものである。なお、水平方向のぶれは２０１、垂直方向のぶれは２０２で検出が行われる。
【００１６】
次に、上記構成における角速度センサ２のオフセット調整動作について説明する。
【００１７】
この実施の形態での第２のぶれ検出手段は、いわゆる位相差検出方式の焦点検出系をカメラのぶれ検出に利用したものであり、図３に位相差検出方式による焦点検出の基本原理を示す。
【００１８】
受光レンズを通過した入射光は、セパレータレンズ３３，３４を通過して、空間的に異なる位置に配置されたラインセンサ３１, ３２（上記ＡＦセンサ１０に相当する）でそれぞれ結像する。このラインセンサ３１, ３２に結像した二つの像信号Ｓａ，Ｓｂの位相をずらして、その差を比較をするなど、いうなれば相関演算を行うことで２像の像ズレ量を検出し、焦点検出データを算出する。
【００１９】
更にこの実施の形態では、上記ラインセンサ（ＡＦセンサ１０）を、焦点検出動作の合間にぶれ検出に使用する。即ち、図４を用いて説明すると、ラインセンサの片側４１により時間的に異なるタイミングで被写体を撮像し、得られた２つの像信号Ｔａ，Ｔｂに相関演算を行うことで時間的な像ズレ量、即ちカメラぶれによるぶれ量の検出を行うものである。この基本原理に関しては各種の提案がなされており、該実施の形態においても同様の原理により像ぶれ量を検出するものであるため、その詳細は省略する。なお、４１〜４４は、図３の３１〜３４に相当する。
【００２０】
次に、図５のフローチャートにしたがって主要部分である、角速度センサ２のオフセット調整動作について説明する。
【００２１】
ステップＳ１において、カメラの第１のぶれ検出手段である角速度センサ２に通電を開始する。そして、次のステップＳ２において、ＡＦセンサ１０を駆動し、焦点検出を行う。続くステップＳ３においては、上記ステップＳ２にて求めた焦点検出データに基づき、被写体が近距離に存在するか否かの判定を行う。この判定は、カメラ内のメモリ等に近距離の閾値データを予め記憶しておき、その閾値データと焦点検出データを比較することで実行する。ここで、被写体が近距離に存在すると判定した場合にはステップＳ４へ進み、ハイパスフィルタ１３を用いて角速度センサ２の出力オフセットを取り除く。
【００２２】
一方、被写体が近距離に存在しないと判定した場合にはステップＳ３からステップＳ５へと進み、前述の基本原理に基づいてＡＦセンサ１０で撮像された像信号を用いて像ぶれ量の検出を行う。そして、次にステップＳ６において、水平方向に配置されたＡＦセンサ１０（図３のラインセンサ３１，３２に相当する）で検出された像ぶれ量を用いて手ぶれによるヨー方向の角速度成分ｗを演算により推定する。ここで、ピッチ方向に対しても同様に垂直方向に配置されたＡＦセンサで検出された像ぶれ量を用いて算出する。
【００２３】
角速度成分ｗは、焦点距離ｆ、ＡＦセンサ１０による撮像時間間隔をΔｔ、ステップＳ５によって求まった像ぶれ量をΔｘとすると、例えば（１）式により近似的に求めることができる。
【００２４】
ｗ＝ｔａｎ^-1（Δｘ／ｆ）／Δｔ …………（１）
次のステップＳ７においては、上記ステップＳ６にて算出された角速度成分に基づき、ヨー，ピッチそれぞれの角速度センサ２の出力のオフセット調整を行う。
【００２５】
ここで、オフセット調整回路６は、例えば図６で示す様に、オペアンプ５１、抵抗５２，５３、Ｄ／Ａコンバータ５４により構成することができる。具体的には、図６のオフセット調整回路６の出力が、上記ステップＳ６にて求めた角速度成分に対応する電圧値と一致するように、Ｄ／Ａコンバータ５４を介してオペアンプ５１に入力される電圧値をＣＰＵ１により算出し、算出された値をＤ／Ａコンバータ５４に入力する。
【００２６】
以上が、本発明の実施の第１の形態に係る角速度センサ２のオフセット調整の動作である。
【００２７】
上記の実施の第１の形態によれば、被写体が近距離に存在しない場合には、ＡＦセンサ１０を用いてぶれ検出を行い、その像ぶれ量に基づいて角速度センサ２のオフセット調整を行うことにより、速やかにオフセット調整を実現することができる。
【００２８】
また、被写体が近距離に存在する場合には、ハイパスフィルタを用いてオフセット調整を行うようにしているので、被写体が近距離に存在する場合においてもカメラのシフトぶれの影響を受けず正確なオフセット調整が可能となる。
【００２９】
（実施の第２の形態）
図７は、本発明の実施の第２の形態に係わる、多点ＡＦセンサの撮影画面内における焦点検出エリアを示す図である。
【００３０】
この実施の第２の形態では、５つのエリア７０１〜７０５を有し、そのエリアに対する焦点検出データが求まる。更に、このエリアからの出力を用いてぶれ検出を行うものである。なお、水平方向のぶれはエリア７０１，７０２，７０３、垂直方向のぶれはエリア７０４，７０５で検出が行われる。
【００３１】
この実施の第２の形態に係わるカメラの主要部分の回路構成は、図１で示される上記実施の第１の形態と同様であるものとする。
【００３２】
次に、図８のフローチャートにしたがって、本発明の実施の第２の形態の主要部分である、角速度センサのオフセット調整動作を説明する。
【００３３】
ステップＳ８１において、第１のぶれ検出手段である角速度センサ２に通電を行う。そして、次のステップＳ８２において、多点ＡＦセンサを駆動し、図７で示される各エリア７０１〜７０５にて焦点検出データを求める。そして、次のステップＳ８３において、上記ステップＳ８２にて求めた焦点検出データに基づき、撮影画面内の焦点検出データの最大値、及び、最小値を与えるエリアを、水平方向（エリア７０１，７０２，７０３）、垂直方向（エリア７０４，７０５）それぞれに対して求める。
【００３４】
次にステップＳ８４において、上記ステップＳ８３にて求めた焦点検出データの最大値が近距離であるか否かの判定を行い、近距離ではないと判定した場合にはステップＳ８５に進み、焦点検出データの最大値に対応するエリアに対して像ぶれ量の検出を行う。そして、次のステップＳ８６において、上記ステップＳ８５にて像ぶれ量に基づいて角速度の推定を行い、続くステップＳ８７において、Ｄ／Ａコンバータを用いて角速度センサ２のオフセット調整を行う。
【００３５】
また、上記ステップＳ８４にて近距離であると判定した場合はステップＳ８８へ進み、上記ステップＳ８３にて求めた焦点検出データの最大値と最小値が等しいか否かの判定を行い、最大値と最小値が等しいと判定した場合はステップＳ８９へ進み、ハイパスフィルタ１３を用いて角速度センサ２のオフセット調整を行う。
【００３６】
一方、焦点検出データの最大値と最小値が異なると判定した場合はステップＳ８８からステップＳ９０へ進み、焦点検出データの最大値と最小値を与えるエリアに対してそれぞれ像ぶれ量の検出を行う。そして、次のステップＳ９１において、上記ステップＳ９０にて求めた２つの像ぶれ量から角速度センサ２のオフセット調整を行うための回転ぶれ成分を算出する。
【００３７】
ここで、回転ぶれ成分は被写体距離によらず一定であり、シフトぶれ成分は被写体距離に対して反比例するので、焦点検出データの最大値をＸmax ，最小値をＸmin 、それらのエリアに対応する像ぶれ量をそれぞれＹmax ，Ｙmin とすると、回転ぶれ成分Ｒは、以下の（２）式により求める事ができる。
【００３８】
Ｒ＝（Ｙmax ×Ｘmax −Ｙmin ×Ｘmin ）／（Ｘmax −Ｘmin ）…（２）
次のステップＳ８６においては、上記ステップＳ９１にて求めた回転ぶれ成分から角速度を推定し、続くステップＳ８７において、オフセット調整回路６内のＤ／Ａコンバータ５４を用いて角速度センサ２のオフセット調整を行う。
【００３９】
上記の実施の第２の形態によれば、多点ＡＦセンサを用いることにより、近距離の被写体しか存在しない場合でも、焦点検出エリア内に異なる距離の近距離被写体が存在すればＤ／Ａコンバータを用いてオフセット調整を行うことが可能となり、角速度センサ２のオフセットを速やかに収束させることができる。
【００４０】
（変形例）
上記実施の各形態では、撮像素子を用いたぶれ検出手段として焦点検出データを得るためのＡＦセンサを用いて、ぶれデータを得るようにしているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、専用の撮像素子を有しても良い。
【００４１】
また、ＡＦセンサとして水平及び垂直方向に配置されたラインセンサを例にしているが、ＣＣＤ等の２次元エリアセンサであっても良い。
【００４２】
また、オフセット調整回路とハイパスフィルタを並列に構成しているが、オフセット調整回路の後段にシリーズでハイパスフィルタを構成しても良い。この構成においてハイパスフィルタによりオフセット調整を行う場合は、オフセット調整回路はバッファとして動作させれば良い。
【００４３】
また、焦点検出用撮像素子として、十字型に配置されたラインセンサを例にしているが、ＣＣＤ等の２次元エリアセンサであっても良い。
【００４４】
また、本発明は、上記の実施の各形態の構成に限定されるものではなく、請求項で示した機能、又は、実施の形態が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても良いことは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、対象物が所定の近距離側に位置する場合においても、機械式の角速度センサを有する第１のぶれ検出手段の出力オフセットを正確、且つ速やかに収束させることができるぶれ検出機能付き装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の各形態に係わるカメラの主要部分の回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１のＡＦセンサの撮影画面内の焦点検出ポイントを表わす図である。
【図３】図１のＡＦセンサにおける基本原理を示す図である。
【図４】図１のＡＦセンサを利用してぶれ検出を行う場合の基本原理を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係わる角速度センサのオフセット調整に係わる部分の動作を示すフローチャートである。
【図６】図１に示すオフセット調整回路の回路図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係わる多点センサの焦点検出ポイントを表わす図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係わる角速度センサのオフセット調整に係わる部分の動作を示すフローチャートである。
１ＣＰＵ
２角度センサ
４検出回路
５オフセット調整法切り換え手段
６オフセット調整回路
１０ＡＦセンサ
１１センサ制御部
１３ハイパスフィルタ

Claims

機械式の角速度センサを用いてぶれを検出する第１のぶれ検出手段と、所定のエリアにおいて対象物に対する像信号を検出する撮像手段と、該撮像手段により検出された像信号を用いてぶれの検出を行う第２のぶれ検出手段と、前記像信号から対象物の距離に関する情報を算出する演算手段と、前記第２のぶれ検出手段の出力に基づき、前記第１のぶれ検出手段の出力を調整する調整手段とを有するぶれ検出機能付き装置において、
前記演算手段にて対象物が所定の近距離側に位置することが算出された場合は、前記第２のぶれ検出手段の出力に基づき、前記第１のぶれ検出手段の出力調整を行うことを禁止する制御手段を有することを特徴とするぶれ検出機能付き装置。
前記第１のぶれ検出手段の出力を調整するフィルタ手段を有し、
前記制御手段は、前記演算手段にて対象物が所定の近距離側に位置することが算出された場合は、前記フィルタ手段により前記第１のぶれ検出手段の出力調整を行わせることを特徴とする請求項１に記載のぶれ検出機能付き装置。
機械式の角速度センサを用いてぶれを検出する第１のぶれ検出手段と、複数のエリアにおいて対象物に対する像信号をそれぞれ検出する撮像手段と、前記少なくとも一つの像信号を用いてぶれの検出を行う第２のぶれ検出手段と、前記各像信号から最大値と最小値の前記対象物の距離に関する情報をそれぞれ算出する演算手段と、前記第２のぶれ検出手段の出力に基づき、前記第１のぶれ検出手段の出力を調整する調整手段とを有するぶれ検出機能付き装置において、
前記演算手段にて得られた最大値に基づいて前記対象物が所定の近距離側に位置しないと判定した場合は、前記最大値を示す前記エリアにて得られた像信号に基づいて前記第２のぶれ検出手段にぶれを検出させ、該ぶれ情報を用いて前記第１のぶれ検出手段の出力を調整させる制御手段を有することを特徴とするぶれ検出機能付き装置。
前記第１のぶれ検出手段の出力を調整するフィルタ手段を有し、
前記制御手段は、前記演算手段にて得られた最大値に基づいて前記対象物が所定の近距離側に位置し、かつ、前記最大値と前記最小値が略等しいと判定した場合は、前記フィルタ手段により前記第１のぶれ検出手段の出力調整を行わせることを特徴とする請求項３に記載のぶれ検出機能付き装置。
前記制御手段は、前記演算手段にて得られた最大値に基づいて前記対象物が所定の近距離側に位置し、かつ、前記最大値と前記最小値が異なると判定した場合は、前記最大値と前記最小値を示す各エリアにて得られた各像信号に基づいて前記第２のぶれ検出手段にぶれを検出させ、該ぶれ情報を用いて前記第１のぶれ検出手段の出力を調整させることを特徴とする請求項３又は４に記載のぶれ検出機能付き装置。
前記対象物までの絶対距離に相当する像信号を出力する前記撮像手段を用いて、像ぶれ量を求めるための前記各エリアよりの像信号を得ることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のぶれ検出機能付き装置。
前記撮像手段は、ラインセンサであることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のぶれ検出機能付き装置。
前記撮像手段は、２次元エリアセンサであることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のぶれ検出装置機能付き装置。