JP5675179B2 - Anti-shake control device, imaging device, and anti-shake control method - Google Patents
Anti-shake control device, imaging device, and anti-shake control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5675179B2 JP5675179B2 JP2010134561A JP2010134561A JP5675179B2 JP 5675179 B2 JP5675179 B2 JP 5675179B2 JP 2010134561 A JP2010134561 A JP 2010134561A JP 2010134561 A JP2010134561 A JP 2010134561A JP 5675179 B2 JP5675179 B2 JP 5675179B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detection signal
- output
- unit
- angular velocity
- acceleration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Adjustment Of Camera Lenses (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Description
本発明は、振れ補正により撮影画像の劣化を防止する技術に関し、特に撮影倍率の大きな撮影条件においても良好な手振れ補正を行える防振制御技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for preventing deterioration of a captured image by shake correction, and more particularly, to an image stabilization control technique capable of performing favorable camera shake correction even under a shooting condition with a large shooting magnification.
現在のカメラは露出決定やピント合わせ等、撮影にとって重要な作業が全て自動化されているため、カメラ操作に未熟な人でも容易に撮影できる。また、手振れによる撮影画像への影響を防ぐシステムを備えたカメラも製品化されており、撮影者の撮影ミスを誘発する要因は殆ど無くなってきている。手振れの影響を防ぐシステムでは、基本的には角速度検出手段を用いて手振れ量を検出し、その検出結果に基づいて手振れ補正を行う。そして最近では角速度検出手段に加えて加速度検出手段も使用され、それらの出力の相関を利用した手振れ補正が可能である。これにより、マクロ撮影のように像倍率の高い撮影においても手振れ補正の精度を高めることができる。
特許文献1には、加速度検出手段によって平行振れを検出して、角速度検出手段の出力と共に振れ補正装置を駆動する構成が開示されている。
With current cameras, all tasks important for shooting, such as determining exposure and focusing, are automated, so even people who are not familiar with camera operations can easily shoot. In addition, cameras equipped with a system that prevents the influence of camera shake on a photographed image have been commercialized, and there are almost no factors that cause a photographer to make a mistake in photographing. In a system that prevents the influence of camera shake, basically, the amount of camera shake is detected using angular velocity detection means, and camera shake correction is performed based on the detection result. Recently, in addition to the angular velocity detection means, acceleration detection means are also used, and hand shake correction using the correlation of their outputs is possible. As a result, the accuracy of camera shake correction can be increased even in high-magnification shooting such as macro shooting.
しかしながら加速度検出手段を用いる場合には手振れによる重力の変動分も加速度検出信号に重畳してしまう。その為、手振れの状態によってはその誤差が逆に像面での振れを増長する可能性もある。
そこで、本発明の目的は、角速度検出手段及び加速度検出手段を用いて、精度の高い振れ補正を実現する事である。
However, when the acceleration detection means is used, the variation in gravity due to camera shake is also superimposed on the acceleration detection signal. Therefore, depending on the state of camera shake, the error may conversely increase the shake on the image plane.
Accordingly, an object of the present invention is to realize shake correction with high accuracy using an angular velocity detection means and an acceleration detection means.
上記課題を解決するために本発明に係る装置は、光学機器に加わる振動の角速度を検出する第1の振動検出手段及び前記光学機器に加わる振動の加速度を検出する第2の振動検出手段と、前記第2の振動検出手段による加速度検出信号を用いて前記光学機器の姿勢を検出し、前記第1の振動検出手段による角速度検出信号を用いて前記光学機器の姿勢変化に応じた重力加速度成分を算出し、当該姿勢変化に伴って前記加速度検出信号に重畳する重力加速度の変動成分を除去するとともに、前記角速度検出信号及び前記加速度検出信号に基づいて前記振れ補正を行う制御手段を備え、前記光学機器に加わる振動を検出して振れ補正を行う防振制御装置であって、前記制御手段は、前記加速度検出信号を取得して前記光学機器の姿勢を検出する初期姿勢算出手段と、前記初期姿勢算出手段の検出信号に対応する関数及び前記角速度検出信号を用いて前記加速度検出信号に重畳する重力加速度の変動成分を除去する重力除去手段と、前記角速度検出信号の積分出力に対して、手振れの周波数帯域よりも狭い周波数帯域にて設定される周波数での位相を第1の値に調整する第1の位相調整手段、及び、前記重力除去手段によって前記変動成分が除去された前記加速度検出信号の積分出力に対して、手振れの周波数帯域よりも狭い周波数帯域にて設定される前記周波数での位相を第2の値に調整する第2の位相調整手段と、前記第1の位相調整手段により位相調整された前記角速度検出信号の積分出力と前記第2の位相調整手段により位相調整された前記加速度検出信号の積分出力とを手振れの周波数帯域よりも狭い周波数帯域で比較する比較手段と、前記比較手段の出力信号と前記光学機器のズーム情報及びフォーカス情報から演算される撮影倍率情報を前記角速度検出信号の積分出力に乗ずることで前記角速度検出信号の積分出力を補正する出力補正手段と、前記光学機器に加わる振れによって生じる像ぶれを補正する振れ補正手段と、前記出力補正手段によって補正された前記角速度検出信号の積分出力を取得して前記振れ補正手段を駆動する振れ補正駆動手段を備える。
In order to solve the above problems, an apparatus according to the present invention includes a first vibration detection unit that detects an angular velocity of vibration applied to an optical device, and a second vibration detection unit that detects an acceleration of vibration applied to the optical device; A posture of the optical device is detected using an acceleration detection signal from the second vibration detection unit, and a gravitational acceleration component corresponding to a change in the posture of the optical device is detected using an angular velocity detection signal from the first vibration detection unit. Control means for calculating and removing the fluctuation component of gravitational acceleration superimposed on the acceleration detection signal in accordance with the posture change, and performing the shake correction based on the angular velocity detection signal and the acceleration detection signal; An anti-vibration control device that detects vibration applied to an apparatus and performs shake correction, wherein the control means is a first unit that acquires the acceleration detection signal and detects an attitude of the optical apparatus. Posture calculating means, gravity removing means for removing a fluctuation component of gravity acceleration superimposed on the acceleration detection signal using the function corresponding to the detection signal of the initial posture calculating means and the angular velocity detection signal, and the angular velocity detection signal With respect to the integrated output, the fluctuation component is generated by the first phase adjusting means for adjusting the phase at a frequency set in a frequency band narrower than the frequency band of camera shake to a first value, and the gravity removing means. A second phase adjusting means for adjusting a phase at the frequency set in a frequency band narrower than a frequency band of camera shake to a second value with respect to the integrated output of the acceleration detection signal removed; The integrated output of the angular velocity detection signal phase-adjusted by the first phase adjusting means and the integrated output of the acceleration detection signal phase-adjusted by the second phase adjusting means are shaken. Wherein by multiplying means for comparing a narrow frequency band than the frequency band, the shooting magnification information is calculated from the output signal and the zoom information and focus information of the optical apparatus of the comparing means to the integrated output of the angular velocity detection signal An output correction means for correcting the integrated output of the angular velocity detection signal, a shake correction means for correcting image blur caused by shake applied to the optical device, and an integrated output of the angular velocity detection signal corrected by the output correction means are obtained. And a shake correction driving means for driving the shake correction means.
本発明によれば、光学機器の角度振れに伴って加速度検出信号に重畳する重力加速度成分を除去することにより、精度の高い振れ補正を実現できる。 According to the present invention, highly accurate shake correction can be realized by removing the gravitational acceleration component superimposed on the acceleration detection signal in accordance with the angular shake of the optical device.
以下、本発明を撮像装置に適用した例について説明する。なお、本発明に係る防振制御装置を適用した光学機器は、撮像装置の本体部に取り付けて使用可能な撮影レンズ装置(いわゆる交換レンズ)等である。 Hereinafter, an example in which the present invention is applied to an imaging apparatus will be described. The optical apparatus to which the image stabilization control device according to the present invention is applied is a photographing lens device (so-called interchangeable lens) that can be used by being attached to the main body of the imaging device.
[第1実施形態]
図1は一眼レフカメラの平面から見た透視図であり、図2は側面から見た透視図である。カメラ本体に装着される交換レンズ101に搭載される防振制御装置は、撮影光学系に加わる振れを検出し、光軸102(1点鎖線参照)に対して各矢印で示す方向にて振れ補正を行う。光軸102に対して矢印103pで示す方向はカメラの縦角度振れの方向を示し、光軸102に対して矢印103yで示す方向はカメラの横角度振れの方向を示す。また矢印103aで示す方向はカメラの縦平行振れの方向を示し、矢印103bで示す方向はカメラの横平行振れの方向を示す。
カメラ本体104は、レリーズボタン104a、モードダイアル(メインスイッチを含む)104b、リトラクタブルストロボ104cを備える。カメラCPU(中央演算処理装置)104dはカメラの動作制御を行う。カメラCPU104dは後述するレンズCPUとの間で情報を送受信する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view seen from the plane of a single-lens reflex camera, and FIG. 2 is a perspective view seen from the side. The image stabilization control device mounted on the
The
図2の撮像素子105は受光信号を電気信号に変換する光電変換素子である。振れ補正部106は補正レンズ106aを図1、図2の矢印106y、106pの方向に駆動して、矢印103p、103y、103a、103bに示す各方向の振れ補正を行う。
角速度検出手段(以下、角速度計という)107p、107yは第1の振動検出手段を構成し、角速度検出信号を出力する。角速度計107pは矢印103pに示す方向の角度変位(角度振れ)を検出し、角速度計107yは矢印103yに示す方向の角度振れを検出する。矢印107pa、107yaは各々の検出感度方向を示す。また加速度検出手段(以下、加速度計という)107a、107bは第2の振動検出手段を構成し、加速度検出信号を出力する。加速度計107aは矢印103aに沿う位置変位(平行振れ)の時間変化を検出し、加速度計107bは矢印103bに沿う平行振れを検出する。矢印107aa、107baは各々の検出感度方向を示す。
角速度計107p、107yや加速度計107a、107bの出力はレンズCPU108が処理し、演算後に振れ補正部106の駆動目標値、つまり手振れ補正のために振れ補正部106を駆動する際の目標値に変換される。
The
Angular velocity detection means (hereinafter referred to as angular velocity meters) 107p and 107y constitute first vibration detection means and output angular velocity detection signals.
The outputs of the
レリーズボタン104aを含む操作部は、第1スイッチS1及び第2スイッチS2を備える。レリーズボタン104の半押し操作によって第1スイッチS1がオン状態となり、この時に発する信号は撮影準備の為に測光及びピント合わせを指令する操作信号となる。そしてレリーズボタン104の全押し状態で第2スイッチS2がオン状態となり、この時に発する信号は撮影動作の開始信号となる。第1スイッチS1のオン操作に同期して駆動目標値は、駆動ドライバである振れ補正駆動部109(以下、単に駆動部という)に送られ、駆動信号が振れ補正部106の駆動コイルに供給されて、振れ補正動作が始まる。
The operation unit including the
図3は第1実施形態に係る防振制御装置の構成例を示すブロック図である。尚、このブロック図ではカメラの鉛直方向に生じる振れ(ピッチ方向の振れ)に関する構成を示しており、同様なブロックはカメラの水平方向に生じる振れ(ヨー方向の振れ)に対しても設けられる。両ブロックは基本的には同様の構成であるため、一方のブロックのみ説明する。なお、レンズCPU108内に示す各部は、該CPUによって解釈及び実行されるプログラムによって実現される処理を機能ブロックとして示している。
先ず図3を用いて角度振れのみの補正を説明する。角速度計107pの出力信号(ω)はレンズCPU108に取り込まれる。該出力信号はHPF(高域透過フィルタ)及び積分フィルタ301に入力される。HPFでDC(直流)成分を除去された信号は積分フィルタにより積分され、角速度出力ωが角度出力θに変換される。尚、これらHPFや積分処理は量子化された角速度信号をレンズCPU108内で演算処理することで得られ、公知の差分方程式等を用いて実現できる。また本処理についてはレンズCPU108への入力前にコンデンサや抵抗を用いたアナログ回路で実現する事も可能である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the image stabilization control apparatus according to the first embodiment. Note that this block diagram shows a configuration related to a shake (pitch direction shake) generated in the vertical direction of the camera, and a similar block is provided for a shake (yaw direction shake) generated in the horizontal direction of the camera. Since both blocks have basically the same configuration, only one block will be described. Note that each unit shown in the
First, correction of only angular shake will be described with reference to FIG. The output signal (ω) of the
手振れの周波数帯域は1Hzから10Hzの間であるため、前記HPFは手振れの周波数帯域から十分に離れた、例えば0.1Hz以下の周波数成分をカットする1次HPF特性をもつ(0.1Hz折点1次HPF)。HPF及び積分フィルタ301の出力信号は敏感度調整部303に入力される。敏感度調整部303はズーム及びフォーカス情報302と撮影倍率に基づいてHPF及び積分フィルタ301の出力信号を増幅して角度振れ補正目標値とする。撮像倍率は、不図示のフォーカスエンコーダやズームエンコーダからレンズCPU108に入力されるズーム及びフォーカス情報302から求まる。レンズのフォーカスやズーム等の光学状態の変化により振れ補正部106の振れ補正ストロークに対するカメラ像面での振れ補正敏感度が変化するため、敏感度調整部303は振れ補正敏感度を補正する。算出された角度振れ補正目標値は駆動部109に出力され、振れ補正部106が駆動される事で振れ補正処理が行われる。
以上により角度振れ補正が行われるが、角度振れ補正目標値に対して、後述する平行振れ補正目標値が加算されて振れ補正部106の駆動制御が行われる。
Since the frequency band of camera shake is between 1 Hz and 10 Hz, the HPF has a primary HPF characteristic that cuts a frequency component that is sufficiently separated from the frequency band of camera shake, for example, 0.1 Hz or less (0.1 Hz break point). Primary HPF). Output signals of the HPF and the
While the angular shake correction is performed as described above, a parallel shake correction target value described later is added to the angular shake correction target value, and drive control of the
次に平行振れ補正のブロックについて説明する。
HPF及び積分フィルタ301の出力信号は、後述する出力補正部309により補正されることで平行振れ補正目標値とされて、前述した角度振れ補正目標値と加算される。また上記処理と並行して角速度計107pの出力信号はHPF及び積分及び位相調整フィルタ304に入力される。ここで角速度計107pの検出信号に重畳されたDC成分がカットされると共に該信号の位相調整が行われる。この時のHPF折点と位相調整に関する詳細は後述する。HPF及び積分及び位相調整フィルタ304の出力信号は、角度BPF(帯域透過フィルタ)306に送られて所定帯域の周波数成分のみが抽出される。
加速度計107aの出力信号はHPF及び2階積分フィルタ305に入力され、加速度計107aの検出信号に重畳されたDC成分がカットされると共に2階積分により加速度から変位量(Y)への変換処理が行われる。この時のHPF及び積分折点に関する詳細は後述する。HPF及び2階積分フィルタ305の出力信号は、変位BPF(帯域透過フィルタ)307に送られて所定帯域の周波数成分のみが抽出される。初期姿勢算出部311は加速度計107a及び107bの出力信号に基づいて撮像装置の姿勢を検出する。初期姿勢算出部311の役割については後述する。重力除去部312は角度BPF306からの手振れ角度の出力信号と初期姿勢算出部311の出力信号に基づき、現時点で加速度計107aに加わっている重力加速度の変動成分を算出する。重力除去部312が算出した重力加速度の変動成分は変位BPF307の出力信号から差し引かれ、変位成分を示す信号が比較部308に出力される。重力除去部312の役割についての詳細は後述する。
Next, the parallel shake correction block will be described.
The output signal of the HPF and the
The output signal of the
角度BPF306の出力信号、及び変位BPF307の出力信号(重力除去部312を介して前記変動成分が除去された信号)は比較部308に送られる。比較部308はこれらの出力信号を比較した結果を補正値として出力補正部309に送出する。出力補正部309にはズーム及びフォーカス情報302も入力されており、該情報を用いて撮影倍率を演算する。出力補正部309は、求めた撮影倍率及び比較部308から入力される補正値に基づいてHPF及び積分フィルタ301の出力信号を補正して平行振れ補正目標値を得る。この平行振れ補正目標値は、前述した角度振れ補正目標値に加算されて駆動部109に出力され、振れ補正部106の駆動により、角度振れ及び平行振れの両者について振れ補正が行われる。
以上の構成において、先ず比較部308が出力する補正値について説明する。
The output signal of the
In the above configuration, the correction value output from the
図4はカメラに加わる角度振れ103pと平行振れ103aを示した図である。撮影光学系の主点位置における平行振れ103aの大きさをYと記し、角度振れ103pの大きさをθと記す。回転中心O(402p)を定めた場合の回転半径401pの長さをLと記す。Lは回転中心Oから加速度計107aまでの距離を表す。Y、θ、Lの間には下式(1)の関係が成り立つ。
撮影光学系の主点の位置における平行振れYと撮影光学系の角度振れθ、及び撮影光学系の焦点距離fと撮影倍率βより撮像面に生ずる振れδについては下式(2)が成り立つ。
FIG. 4 shows the
The following equation (2) is established for the shake δ generated on the imaging surface from the parallel shake Y at the position of the principal point of the photographing optical system and the angular shake θ of the photographing optical system, and the focal length f of the photographing optical system and the photographing magnification β.
加速度計107aの出力を2階積分すればY値が求まるので、上式(2)から平行振れ補正を行えるにもかかわらず、上式(3)を用いて平行振れ補正を行う理由を以下に説明する。加速度計で問題視されるのは低周波ノイズであり、その影響をできる限り少なくすることが課題となる。
The Y value is obtained by second-order integration of the output of the
平行振れを絶対変位量として正確に検出する為には、0.1Hz程度の極めて低い周波数帯域における加速度計の出力信号から2階積分する必要がある。ところが積分動作には低周波のノイズを増幅させる作用があり、それが2回重なると大きな低周波ノイズをもたらす。その為、本実施形態では上式(3)のように、加速度計107aの出力と角速度計107pの出力との間の相対比較により、低い周波数帯域での信号からの2階積分を省く事で低周波ノイズの重畳を抑えている。
角度BPF306及び変位BPF307は、ともに5Hzのみ抽出する同一特性の帯域透過フィルタであり、その特性例を図5に示す。横軸は周波数fをHz単位で示す対数軸である。縦軸は入出力比の利得であり、デジベル表示で表している。入力信号はHPF及び積分及び位相調整フィルタ304又はHPF及び2階積分フィルタ305の出力信号である。また出力信号については、これらの入力信号に対する角度BPF306又は変位BPFの出力信号である。
In order to accurately detect the parallel shake as an absolute displacement amount, it is necessary to perform second-order integration from the output signal of the accelerometer in an extremely low frequency band of about 0.1 Hz. However, the integration operation has an effect of amplifying low-frequency noise, and when it is overlapped twice, a large low-frequency noise is brought about. Therefore, in the present embodiment, as shown in the above equation (3), the second order integration from the signal in the low frequency band is omitted by relative comparison between the output of the
The
本例のフィルタ特性にて、5Hzの信号は透過(ゼロデシベルであるため、入力信号がそのまま出力)する。0.5Hzや50Hzの信号については減衰(−20デシベルであり10分の1の減衰)特性となっている。位相については、5Hzにて入力に対する出力位相がゼロであり、その前後において位相は大きく変化している。しかし角度BPF306と変位BPF307の各出力についての比較が目的であるため、角度BPF306、変位BPF307ともに位相の変化が同じであれば問題は生じない。
HPF及び積分及び位相調整フィルタ304と、HPF及び2階積分フィルタ305の折点に関しても角速度計の出力と加速度計の出力を比較する目的だけであれば、HPF及び積分フィルタ301との間で折点を揃える必要はない。HPF折点をより高周波側(例えば1Hz)に設けてDCカット能力を大きくし、積分に関しても折点をより高周波側(例えば1Hz)に設定する事ができる。
With the filter characteristics of this example, a signal of 5 Hz is transmitted (since it is zero decibels, the input signal is output as it is). A 0.5 Hz or 50 Hz signal has an attenuation (−20 dB, 1/10 attenuation) characteristic. Regarding the phase, the output phase with respect to the input at 5 Hz is zero, and the phase greatly changes before and after that. However, since the purpose is to compare the outputs of the
For the purpose of comparing the output of the accelerometer and the output of the accelerometer with respect to the breakpoints of the HPF and integration and
一般にHPFや積分処理では、折点が低周波になる程、安定までに長い時間が必要となるが、上記のように折点を高周波側に設定する事で安定までの時間を短縮できる。ただし比較精度を向上させる為には、HPF及び積分及び位相調整フィルタ304により生じる位相変化と、HPF及び2階積分フィルタ305で生じる位相変化とを同一にしておくことが好ましい。更には後段の角度BPF306、変位BPF307の抽出周波数(5Hz)において、重力の影響による位相特性も揃えておく必要がある。即ち、HPF及び積分及び位相調整フィルタ304の角度出力については、5Hzにおける実際の振れ角度との間で位相を十分揃えることが重要である。これにより、その振れ角度による重力成分を高精度に求めて、加速度計107aの出力信号に重畳する重力の影響を除去する事ができる。
In general, in HPF and integration processing, as the break point becomes lower in frequency, a longer time is required for stabilization. However, by setting the break point on the high frequency side as described above, the time until stabilization can be shortened. However, in order to improve the comparison accuracy, it is preferable that the phase change caused by the HPF and the integration and
図6(A)はHPF及び積分及び位相調整フィルタ304における、HPF及び積分フィルタ部の特性を例示するボード線図である。HPF及び積分フィルタ処理により、角速度計107pの角速度出力については、HPFでDC成分がカットされ、積分によって角度量に変換される。横軸は周波数fを示す対数軸である。縦軸は角速度計107pの出力に対するHPF及び積分及び位相調整フィルタ304の出力比の利得(単位:デシベル)及び位相(単位:度)を示す。利得601を示すグラフ曲線から分かるように、1Hz以下の低い周波数帯域で信号が減衰する。また1Hz以上の高い周波数帯域では積分(周波数に比例して利得が減少する)特性となっている。
ここで、次段の角度BPF306で抽出すべき5Hzの周波数にのみ着目する。位相602を示すグラフ曲線を参照すると、5Hzでは、−90度(積分後の理想位相)に対して矢印603に示すように、23度の遅れ分が足りないことが分かる。そこで5Hzにおけるこの位相分を調整する為に、図6(B)に示す特性をもつ位相調整フィルタが設けられる。移相フィルタは、利得701を変化させずに(ゼロデジベル)、位相702のみを周波数が増えるごとに遅らせてゆくフィルタであり、このフィルタにおいて5Hzにおける位相が23度だけ遅れるように設定される。図6(B)に示す周波数特性をもつ移相フィルタを、図6(A)の周波数特性をもつフィルタに対して直列に接続すると、5Hzにて位相精度の高い周波数特性が得られる。
FIG. 6A is a Bode diagram illustrating characteristics of the HPF and the integration filter unit in the HPF and the integration and
Here, attention is focused only on the frequency of 5 Hz to be extracted at the
図6(B)の特性をもつ移相フィルタの折れ点周波数は12Hzであり、位相702は5Hzで約23度の遅れとなる(矢印703参照)。その為、図6(A)の矢印603に示す位相分と加味されて、理想位相との位相差はゼロとなる。勿論、5Hz以外の周波数では位相特性の精度は極めて低くなるが、ここでは5Hz成分のみに着目して当該周波数成分を抽出して角速度検出信号と加速度検出信号を比較することを目的としているので問題はない。
The breakpoint frequency of the phase shift filter having the characteristics shown in FIG. 6B is 12 Hz, and the
図7はHPF及び積分及び位相調整フィルタ304の構成を示すブロック図である。ハイパスフィルタ304a、積分フィルタ304b、移相フィルタ304cの順に、直列接続で配置されている。よって、角度BPF306の抽出周波数帯においてカメラに加わる実際の振れ角と、角速度計107pで検出してそれを積分処理した振れ角度との間で位相を揃える事ができる。HPF及び2階積分フィルタ305に関しても同様であり、その構成を図8に示す。ハイパスフィルタ305a、2階積分フィルタ305b、移相フィルタ305cの順に直列接続で配置されている。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the HPF and integration /
図9(A)にて横軸は周波数fの対数軸であり、縦軸は加速度計の出力に対するHPF及び2階積分フィルタ305の出力比の利得(単位:デシベル)及び位相(単位:度)を示す。利得1001を示すグラフ曲線から分かるように、1Hz以下の低い周波数帯域で信号が減衰する。また1Hz以上の高い周波数帯域では2階積分(周波数に比例して利得が二乗で減少する)特性になっている。その為、加速度計107aの出力信号は1Hz以上の周波数帯域では2階積分されて変位量に変換される。
ここで、次段の変位BPF307で抽出すべき5Hzの周波数のみ着目する。位相1002を示すグラフ曲線を参照すると、5Hzでは、−180度(積分後の理想位相)に対して矢印1003に示すように55度の遅れ分が足りないことが分かる。そこで5Hzにおけるこの位相を調整する為に、図9(B)に示す特性をもつ移相フィルタ305cが設けられる。移相フィルタ305cは、利得を変化させずに位相のみを周波数が増えるごとに遅らせてゆくフィルタであり、5Hzで位相が55度遅れるように設定されている。この周波数特性をもつ移相フィルタを図9(A)の周波数特性をもつフィルタに対して直列に加えると5Hzにおいて位相精度の高い周波数特性が得られる。移相フィルタ305cの折れ点周波数は3Hzであり、位相1102は5Hzで約55度の遅れとなる(矢印1103参照)。よって図9(A)の矢印1003に示す位相分と加味されて、理想位相との位相差がゼロになる。
In FIG. 9A, the horizontal axis is the logarithmic axis of the frequency f, and the vertical axis is the gain (unit: decibel) and phase (unit: degree) of the output ratio of the HPF and the second
Here, only the frequency of 5 Hz to be extracted by the
このように本例では角度BPF306及び変位BPF307で抽出される5Hzの周波数において、カメラの実際の振れ角度や振れ変位と、検出信号の積分結果から得られる振れ角度や振れ変位との間で位相を揃えている。振れ角度は角速度計107pの出力の積分結果で求まり、移相フィルタ304cで位相調整され、振れ変位は加速度計107aの出力の2階積分結果で求まり、移相フィルタ305cで位相調整される。
以上の様に、手振れの周波数帯域よりも図5に示す狭い周波数帯域で、比較部308は角速度計の出力と加速度計の出力を比較する。加速度計の出力に重畳する重力成分やノイズ等の誤差を減衰させた状態で、当該出力を角速度計の出力と精度よく比較することができる。
In this way, in this example, at the frequency of 5 Hz extracted by the
As described above, the
ところで上記方法では検出結果が以下に示す誤差を含んでいる。
図10はレンズの主点位置を回転中心402pとして、鉛直面内にてカメラが角度振れだけを起こしている状態を例示する。加速度計107aはレンズの主点位置に配置されているので、角度振れは加わるが変位振れは加わらない。その為、加速度計107aの加速度出力はゼロ、つまり平行振れはないのが理想である。ところが加速度計107aに加わる角度振れ(傾斜)により、加速度計107aに対する相対的な重力方向が変化し、実際には加速度出力が発生する。つまり、その加速度出力分が平行振れと誤認識された場合に、誤った振れ補正が行われてしまう虞がある。そこで本実施形態では、重力成分の影響を除去する為に重力除去部312を設けている。
By the way, in the above method, the detection result includes the following errors.
FIG. 10 exemplifies a state in which the camera only causes angular shake in the vertical plane with the lens principal point position as the
図11は重力除去部312の構成例を示すブロック図である。重力加速度演算部312aは、角度BPF306からの手振れ角度情報と初期姿勢算出部311からの初期姿勢情報に基づいて加速度計107aに加わる重力加速度を演算する。2階積分フィルタ312bは、求められた重力加速度から加速度計107aの変位情報としての誤差を算出する。誤差変位除去部312cは変位BPF307の出力信号から、2階積分フィルタ312bの出力する誤差信号を差し引く。これにより、変位BPF307に重畳されている誤差変位が減算され、誤差の減少した変位情報が比較部308に出力される。
前述したように重力加速度演算部312aはカメラの加速度計107aに加わる角度振れによる重力加速度の変動成分の影響を演算によって算出する。その算出法を以下に説明する。
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of the
As described above, the gravitational acceleration calculation unit 312a calculates the influence of the fluctuation component of the gravitational acceleration due to the angular shake applied to the
図1、図2に示したカメラの撮影位置にて、カメラは水平姿勢であるため、図12(A)に示すように、加速度計107aの感度方向107aaは重力の方向1401と同じ方向になっている。このとき、加速度計107aは常に重力成分に見合う信号を出力しており、それに重畳された平行振れ103aの成分(図2参照)の検出を行っている。ここで重力成分の信号出力はDC成分であるため、HPF及び2階積分フィルタ305のハイパスフィルタの作用で除去できる。しかしながら、撮影者がカメラを構えているときに発生する手振れの回転角度の変化により、図12(A)に破線で示す様に加速度計107aの位置(姿勢)が変化する。これにより、加速度計107aに対する相対的な重力方向が変わり、手振れ角度の変化に伴って加速度計107aの出力は変化する。図12(C)は加速度計107aの姿勢に対する加速度計107aの出力の変化を例示する。横軸は加速度計107aの姿勢変化(手振れ回転角度)を示し、縦軸は加速度計107aの出力を示す。実線の波形1601は、図12(A)に示すように1G(重力加速度)が加わっている状態での加速度計107aの出力を示している。加速度計107aの姿勢角度がゼロの状態から、±θの角度をもって姿勢が変化すると、加速度計107aの出力は姿勢変化に伴って変化(減少)する。図12(D)は手振れ回転角度と加速度計出力の時間的変化を例示する。横軸はカメラを構えた時点からの経過時間を示し、縦軸は手振れ回転角度及び加速度計107aの出力をそれぞれ示している。全く平行振れが発生していないと仮定した場合でも、手振れ回転角度1701に伴う重力成分の変化の影響により、加速度計107aは誤差信号1702を出力する。
Since the camera is in a horizontal posture at the shooting position of the camera shown in FIGS. 1 and 2, the sensitivity direction 107aa of the
マクロ撮影のような近接撮影の場合、撮影者はカメラのレンズを下向きにして撮影することが多い。図12(B)に示すように、加速度計107aの感度方向107aaに対して重力方向1401は直交している。この場合、図12(C)では加速度計の出力が破線1602で示すように変化し、図12(D)における誤差信号は、破線1703で示すように正弦関数的に変化する。これは図12(A)の配置では手振れ角度の変化に対し「G×cosθ」、つまり重力加速度の余弦成分による影響が生じ、図12(B)の配置では「G×sinθ」、つまり、重力加速度の正弦成分による影響が生ずる為である。姿勢変化の角度θの値が小さいときにはG×sinθの方が、大きな変化を示す。そのため、重力の影響を知るには、先ず加速度計107aの姿勢を把握すること、つまり、図12(A)と図12(B)の違いの様に、重力に対して感度軸がどの角度であるかを知ることが必要である。これにより重力演算をサイン関数で行うかコサイン関数で行うかが決まる。重力除去部312は、カメラ姿勢に応じた三角関数(サイン関数又はコサイン関数)を用いて、角速度計107pで求まる手振れ角度θによる重力変化について演算する。θの変化に伴う重力成分の影響をとり除いた重力除去部312の出力信号と、角度BPF306の出力信号は共に比較部308に送られる(図3参照)。比較部308は角度BPF306の振れ角度出力θと、重力除去部312の振れ変位出力(これをXと記す)とを比較し、下式(4)から回転半径の長さLを求める。
In close-up photography such as macro photography, the photographer often takes a picture with the camera lens facing downward. As shown in FIG. 12B, the
図3に示す角度BPF306、変位BPF307を設ける事で、比較部308は前述した様に手振れの周波数帯域よりも狭い周波数域(図5参照)にて角速度計出力と加速度計出力を比較することができる。よって、加速度計の出力に重畳する重力成分やノイズ等の誤差を減衰させた状態で、当該出力を角速度計の出力と精度よく比較できる。
By providing the
次に、式(4)の結果である回転半径の長さLの算出方法を説明する。
図13は、角度BPF306の出力波形1801及び重力除去部312の出力波形1802を例示する。横軸は時間t(単位:秒)を示し、縦軸には角度θ(単位:度)、変位X(単位:mm)をそれぞれ示す。一定周期ごとにサンプリングした結果を角度差θi、変位の差Xiで表し、添え字「i」を自然数変数とする。矢印1803乃至1809に示す期間の長さは夫々サンプリング周期に相当する。これらの期間における角度差θiを、矢印1810乃至1816(θ1からθ7)で示す。同様に、変位の差Xiを、矢印1817乃至1823(X1からX7)で示す。サンプリング周期としては抽出周波数に相当する周期の半分の値が設定されており、例えば抽出周波数が5Hzの場合には、0.1秒となる。そして、期間1803乃至1809で得たθi及びXiから上式(4)を用いて回転半径の長さLiが求まる。Liの値を平均する事により、安定なL値を求めることができる。即ちサンプリング回数をnとすると、下式(5)により平均値としてのLが算出される。
Next, a method for calculating the length L of the turning radius, which is the result of Expression (4), will be described.
FIG. 13 illustrates an
本実施形態ではサンプリング期間ごとの回転半径の長さLiを用いて、リアルタイムに像面振れ量を式(3)から求め、その瞬間での振れ補正を行うのではなく、各期間で求めた回転半径の長さLの平均値を求める。その結果より上式(3)から像面での振れ量を算出する理由は、平均化により安定なL値が得られるからである。角度出力、変位出力には元来ノイズ成分が多く含まれるので、1周期だけで求めたL値の信頼性は低い。そこで回転半径を平均化する事が望ましい。
In the present embodiment by using the length L i of the radius of rotation of each sampling period, it obtains the image plane shake amount from Equation (3) in real time, instead of performing shake correction at that moment, determined in each period An average value of the length L of the turning radius is obtained. The reason for calculating the shake amount on the image plane from the above equation (3) is that a stable L value can be obtained by averaging. Since the angle output and the displacement output originally contain a lot of noise components, the reliability of the L value obtained in only one cycle is low. Therefore, it is desirable to average the turning radius.
次に図14のフローチャートを用いて、防振制御の処理例を説明する。本処理はカメラの主電源がオン状態となった時点で開始する。尚、理解し易いように、カメラにおいて本実施形態に直接関連のない各種の制御ステップは省略している。また以下では、カメラの角度振れ103p、平行振れ103aを角速度計107p、加速度計107aでそれぞれ検出する例を説明する。カメラの角度振れ103y、平行振れ103bを角速度計107y、加速度計107bでそれぞれ検出する場合も同様の流れになる。本処理はカメラの主電源オフで終了する。
S1901でカメラCPU104dはレリーズボタン104aの半押し操作によって第1スイッチS1がオン状態になったか否かを判定する。S1がオン状態となった場合、S1902に進むが、S1がオフ状態の場合にはS1901の判定処理が繰り返される。S1902で角速度計107p、加速度計107aが作動して振れ検出が開始する。そして加速度計107a、107bの出力信号に基づいて初期姿勢算出部311はカメラ本体104及び交換レンズ101の初期姿勢を求める。また不図示のAF(オートフォーカス)センサが作動して焦点状態検出が始まる。ここでレリーズボタン104aの半押しによってS1がオンした後に上記の作動を行う理由は、S1のオン操作時に撮影者はカメラを被写体に向かって構え、カメラが安定状態にある為である。
Next, a processing example of image stabilization control will be described using the flowchart of FIG. This process starts when the main power of the camera is turned on. For easy understanding, various control steps not directly related to the present embodiment in the camera are omitted. Hereinafter, an example will be described in which the
In S1901, the
次のS1903で角度振れの補正が可能か否かについて判断され、角速度計107pの角度振れ補正目標値が得られた場合、S1904に進み、該目標値が得られない場合にはS1928に進む。角速度計107pの積分出力(図3のHPF及び積分フィルタ301)が安定するまでに多少の時間(例えば0.5秒)が必要である為、S1903では、それ迄の間は角度振れ補正を行わないようする。
S1904でレンズCPU108は駆動部109を介して振れ補正部106を駆動し、角度振れのみ補正する。この場合、平行振れ補正は行わない。次のS1905ではAFが完了しているか否かが判定され、完了している場合、S1906に進み、未完了の場合にはS1928に進む。
In next S1903, it is determined whether or not the angular shake can be corrected. If the angular shake correction target value of the
In S1904, the
先ず、AFが未完了の場合を説明する。S1928で前記した回転半径の長さLが算出される。角速度計107pの出力信号、及び重力除去部312により重力の影響を除去した加速度計107aの出力信号より、所望の周波数成分が抽出された後、比較部308は回転半径の長さLを求める。更に比較部308は、定期的に求めた回転半径の長さのデータを累積してゆく。S1929でレンズCPU108はAFセンサが焦点状態の検出を完了したか否かについて判定する。焦点状態の検出が完了している場合、S1930に進み、未完了の場合にはS1934に進む。
先ず、焦点状態の検出が完了していない場合を説明すると、S1934でカメラCPU104dはレリーズボタン104aの半押しが解除されたか否かを判定する。レリーズボタン104aの半押しが解除されてS1がオフ状態になった場合、S1901に戻ってS1がオン状態となるまで待機する。またレリーズボタン104aの半押しが解除されていない場合にはS1903に戻り、角度振れ補正が可能であるか否かについて再度判定される。ここで角度振れ補正が可能でない場合にはS1928に進み、S1929で再び焦点状態の検出完了が判定される。
First, a case where AF has not been completed will be described. In S1928, the length L of the turning radius is calculated. After a desired frequency component is extracted from the output signal of the
First, a case where the detection of the focus state is not completed will be described. In S1934, the
角度振れ補正の準備が整った場合にはS1903からS1904に進み、角度振れ補正を開始すると共にS1905でAF完了判定が行われる。この場合にはAFは未完了であるため、S1928に進んだ後、S1929で再び焦点状態の検出完了判定が行われ、焦点状態の検出が完了した場合にS1930に進む。ここで比較部308は回転半径の検出(L値の算出)を中止する。その理由は、これ以降のステップで合焦の為にレンズ駆動が行われるので、その駆動ノイズが加速度計出力に重畳して回転半径の長さが不正確とならないように防ぐ為である。S1931で合焦の為に図示しない焦点調節用のフォーカスレンズが駆動される。次のS1932でレンズCPU108はレンズ駆動が完了したか否かを判定し、完了した場合、S1933に進み、未完了の場合にはS1934に進む。S1933でフォーカスレンズの駆動が停止した後、S1934に進む。
If preparation for angle shake correction is completed, the process advances from S1903 to S1904, where angle shake correction is started and AF completion determination is performed in S1905. In this case, since AF has not been completed, the process proceeds to S1928, and then the focus state detection completion determination is performed again in S1929. When the focus state detection is completed, the process proceeds to S1930. Here, the
S1932でレンズ駆動が未完了と判定された場合にはS1934、S1903を経てS1928に戻るか、或いはS1934、S1903、S1904、S1905を経てS1928に戻り、S1932でレンズ駆動の完了が再度判定される。即ち、レリーズボタン104aの半押しが解除されない限り、各ステップを循環してレンズ駆動が完了するまでの間、上記の処理が繰り返される。
S1933でレンズ駆動が停止された後でS1934からS1903に戻り、S1904を経てS1905ではAFの完了判定が行われる。このステップでは再度AFセンサで焦点状態を検出しており、AFの完了によって合焦状態が得られた場合にはS1906に進み、AFが未完了の場合には再びS1928に戻って焦点調節が行われる。
If it is determined in S1932 that lens driving is incomplete, the process returns to S1928 via S1934 and S1903, or returns to S1928 via S1934, S1903, S1904, and S1905, and the completion of lens driving is determined again in S1932. That is, as long as the half-press of the
After the lens driving is stopped in S1933, the process returns from S1934 to S1903, and through S1904, the completion of AF is determined in S1905. In this step, the focus state is detected again by the AF sensor. If the in-focus state is obtained by the completion of AF, the process proceeds to S1906. If the AF is not completed, the process returns to S1928 and the focus adjustment is performed. Is called.
S1906で比較部308は前記S1928の場合と同様、定期的に求めた回転半径の長さデータを累積していく。但し、S1928を経てS1906に到達した場合には、既に回転半径の検出が始っているので、本ステップでの検出処理は無用である。次のS1907でレンズCPU108はカメラのパン検出を行う。パンニング状態の検出方法は、例えば以下の判定条件に基づいて行われる。
・角速度計107pの出力信号が一定期間(例えば0.5秒)に亘って所定の角速度以上(例えば3度/秒)であること。
・角速度計107pの積分値(HPF及び積分フィルタ301の出力)が一定期間(例えば0.2秒)に亘って所定の角度以上(例えば1.5度)であること。
いずれかの条件が満たされた場合に、カメラのパンニング状態、つまり、撮影者がカメラを一定方向に振り動かしていると判定され、S1908に進む。また、カメラがパンニング状態でないと判定された場合、S1911に進む。
In S1906, the
The output signal of the
The integral value of the
If any of the conditions is satisfied, it is determined that the camera is in a panning state, that is, the photographer is shaking the camera in a certain direction, and the process advances to step S1908. If it is determined that the camera is not in the panning state, the process proceeds to S1911.
S1908で比較部308は回転半径の検出を中止し、図2に矢印103pで示す方向の角度振れ補正が停止する。これは、パンニング中は振れが不安定で、回転半径を精度良く検出できない事や、振れ角が大きいため角度振れ補正を行うと振れ補正レンズが端位置に行き着き、機械的な制約から矢印103yに示す方向の振れ補正精度も低下してしまう為である。
S1909では再びパンニング状態の如何が判定され、パンニング状態と判定された場合、1911に進み、パンニング動作が終了している場合にはS1910に進む。S1910では撮影者がカメラを安定して構えていると判断されるため、回転半径の検出が再開され、角度振れ補正も再開し、S1911に進む。ここでカメラCPU104dはレリーズボタン104aの半押し操作が解除されたか否かを判定する。第1スイッチS1がオフ状態となって、半押し操作が解除された場合、S1935に進み、S1がオン状態の場合にはS1912に進む。
In step S1908, the
In S1909, whether the panning state is determined again is determined. If the panning state is determined, the process proceeds to 1911. If the panning operation is completed, the process proceeds to S1910. In S1910, since it is determined that the photographer is holding the camera stably, the detection of the rotation radius is restarted, the angular shake correction is restarted, and the process proceeds to S1911. Here, the
S1935では回転半径の検出が中止されると共に、今迄蓄積してきた回転半径の長さデータがリセットされた後、S1925に進む(丸枠内にAを付して示すノード参照)。これは、レリーズボタン104aの半押し操作を解除したことで、撮影者が新たな被写体の撮影に移るか、或いは撮影を終了させるといった、撮影条件の変更が予測される為である。但し、撮影者が再度、レリーズボタン104aの半押し操作を直ちに行った場合(例えば半押し解除から1秒以内の再操作)には、回転半径の長さデータをリセットしない様にしてもよい。
S1925で所定時間(例えば4秒)の待機処理が行われる。この間、角度振れ補正は継続しており、角速度計107p及び加速度計107aは作動している。この様にレリーズボタン104aの半押し操作の解除後も暫くの間、角度振れ補正を継続させる理由は、レリーズボタン104aが再度、半押し操作された時に備える為である。所定時間の経過後、S1926に進み、角度振れ補正が停止する。また所定時間が経過するまでの間、S1925の判定処理が繰り返される。S1927で角速度計107p、加速度計107a、AFセンサの検出動作が停止した後、S1901に戻る。
In S1935, the detection of the rotation radius is stopped, and the length data of the rotation radius accumulated so far is reset, and then the process proceeds to S1925 (refer to the node indicated by A in a round frame). This is because, by releasing the half-press operation of the
In S1925, standby processing for a predetermined time (for example, 4 seconds) is performed. During this time, the angular shake correction is continued, and the
前記S1911でレリーズボタン104aが継続して半押し操作されている場合にはS1912に進む。ここでカメラCPU104dはレリーズボタン104aの押し切り操作により、第2スイッチS2がオン状態になったか否かを判定する。S2がオフ状態の場合、S1907に戻り、S2がオン状態の場合、S1913に進む。S2がオン状態となって撮影動作が開始すると、S1913で回転半径の検出が中止される。その理由は、これ以後に予定されるクイックリターンミラー(図2の符号110参照)や絞り、シャッタ等、振動の発生を伴う動作により、加速度計107aに外乱が加わり回転半径の検出精度が低下する虞があることによる。検出中止の後、これまでに求めてきた各期間(図13の期間1803、1804等)における回転半径の長さLについて平均値が算出される(前記式(5)参照)。次のS1914は補正の信頼性に係る判定処理であり、比較部308は、求めた回転半径の長さLの値が妥当であるか否かを判定する。回転半径の長さが妥当であるか否かの判定は、以下の3条件に基づいて行われる。
(1)回転半径の検出期間が短いこと。
(2)算出した回転半径の長さが所定値より大きいこと。
(3)角速度が所定値以下の状態が長時間に亘って継続したこと。
If the
(1) The detection period of the rotation radius is short.
(2) The calculated length of the turning radius is larger than a predetermined value.
(3) The state where the angular velocity is not more than a predetermined value has continued for a long time.
条件(1)は、例えばS1901で第1スイッチS1がオン状態になった時点から、S1912で第2スイッチS2がオン状態になった時点までの期間が短く、回転半径の計算に要する時間が足りない場合である。
条件(2)は、外乱等の要因で回転半径の長さが予測し得る上限(例えば撮影レンズ主点位置から撮影者の腰相当までの距離)を超えた場合である。
条件(3)は、カメラが三脚等に固定されていて静止状態にある為に、角速度出力(或いはそれを積分した角度出力)が所定値より小さくなり、この状態が所定の判定基準時間以上に亘って継続した場合である。
Condition (1) is, for example, that the period from the time when the first switch S1 is turned on in S1901 to the time when the second switch S2 is turned on in S1912 is short, and the time required for calculating the turning radius is sufficient. This is the case.
Condition (2) is a case where the length of the rotation radius exceeds a predictable upper limit (for example, a distance from the photographing lens principal point position to the waist of the photographer) due to factors such as disturbance.
Condition (3) is that, since the camera is fixed on a tripod or the like and is in a stationary state, the angular velocity output (or an angular output obtained by integrating it) becomes smaller than a predetermined value, and this state exceeds a predetermined determination reference time. This is a case of continuing for a long time.
前記条件(1)乃至(3)のいずれかを満たす状態で、比較部308が前記の式(4)から回転半径の長さLを求めると、計算誤差により極めて大きな回転半径が計算されてしまう可能性が高まる。そこで、この場合にはL値が正常に求められていないと判定され、S1936に進む。一方、前記条件(1)乃至(3)がいずれも満たされていない場合、L値が正常に算出されたと判定されてS1915に進む。
S1936で比較部308は、初期値として事前に設定されている回転半径、例えば、カメラの接眼部から撮影光学系の主点位置までの距離を用いる。初期値についてはこれに限らず、例えばL値をゼロとして平行振れの補正が行われないようにしてもよい。
S1915では前記S1907と同様、カメラがパンニング状態であるか否かが判定され、パンニング動作中の場合、S1917に進み、そうでない場合にはS1916に進む。なおS1915でパンニング状態と判定される時にはS1908で角度振れ補正が停止しているので、角度振れの補正は行われていない。
S1916で平行振れ補正が開始した後、次のS1917で撮像素子105は蓄積動作を開始する。但し、未だシャッタが開いていないので、被写体からの光束は撮像素子105に入射していない状態である。
When the
In S1936, the
In S1915, as in S1907, it is determined whether or not the camera is in a panning state. If panning is in progress, the process proceeds to S1917. Otherwise, the process proceeds to S1916. Note that when the panning state is determined in S1915, the angular shake correction is stopped in S1908, and thus the angular shake correction is not performed.
After the parallel shake correction is started in S1916, the
S1918でクイックリターンミラー110が上昇して撮影光軸から退避し、レンズの絞りが駆動されてシャッタが開く。これにより撮像素子105は受光面に結像した被写体光束に係る電荷蓄積を開始する。次のS1919で露光に適した撮影期間が経過するまでの間、待機処理となる。撮像素子105の蓄積動作が完了した場合、S1920に進み、平行振れ補正が停止する。S1921でシャッタが閉じ、レンズの絞りが元の状態に戻ると共にクイックリターンミラー110が下降して撮影光軸上に位置する。
In S1918, the
この様にS1915でカメラがパンニング状態であると判定された場合には、角度振れ補正、平行振れ補正とも行われずにカメラCPU104dが撮影動作を実行する。またS1915でカメラがパンニング状態でないと判定された場合にはS1916に進み、前記S1913で求まった回転半径(L値)に基づいて平行振れ補正が開始する。
以上の様に、S1915でカメラがパンニング状態でないと判定される場合には、S1904で角度振れの補正が行われているか、或いはS1910で角度振れ補正が再開されている。よって、露光中、つまり、被写体光束に係る撮像素子105の電荷蓄積中には、角度振れ補正と平行振れ補正の両方が行われる。
As described above, when it is determined in S1915 that the camera is in the panning state, the
As described above, when it is determined in S1915 that the camera is not in the panning state, the angular shake correction is performed in S1904, or the angular shake correction is restarted in S1910. Therefore, both the angular shake correction and the parallel shake correction are performed during exposure, that is, during the charge accumulation of the
S1921の後、S1922でカメラCPU104dは、撮像素子105で得た画像情報をカメラ背面の液晶モニタ等の表示画面に表示させ、記録媒体に画像情報を記録するように制御を行う。そしてS1923では、レリーズボタン104aの押し切り操作が解除されたか否かが判定され、第2スイッチS2がオフ状態になった場合、S1924に進むが、S2がオン状態の場合にはS1923の判定処理が繰り返される。S1924ではレリーズボタン104aの半押し操作が解除されたか否かが判定され、第1スイッチS1がオフ状態になった場合、S1925に進む。またS1がオン状態の場合には、S1906に戻る(丸枠内にBを付して示すノード参照)。即ちレリーズボタン104aの半押し操作が解除されるまでの間、回転半径が検出される。
第1実施形態によれば、手振れによるカメラ姿勢の変動によって加速度計107aに重畳される重力加速度成分の変動を除去した後で、加速度計と角速度計の各出力を比較して回転半径を算出できるので、精度の高い平行振れ補正が可能である。
After S1921, in S1922, the
According to the first embodiment, after removing the variation of the gravitational acceleration component superimposed on the
[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態を説明する。第1実施形態では、加速度計の出力に重畳する重力成分の影響を重力除去部312が求めて変位量に変換し、これを加速度検出信号の2階積分出力(変位出力)から減算した。これに対し、第2実施形態では重力除去部がカメラの初期姿勢と振れ角度に基づいて重力成分の変化を算出し、それを加速度計の出力から減算した後に2階積分して振れ変位量に変換する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the
図15は第2実施形態に係る防振制御装置の構成例を示すブロック図である。以下、第1実施形態で説明した構成部と異なる部分のみを説明し、第1実施形態の場合と同様の部分については既に使用した符号と同一の符号を用いることによりそれらの詳細な説明を省略する。
図15において重力除去部2001には角度BPF306、初期姿勢算出部311、加速度計107aからの信号が入力される。重力除去部2001の出力信号はHPF及び2階積分フィルタ305に出力される。HPF及び2階積分フィルタ305の出力信号は変位BPF307を介して比較部308に送られる。
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration example of the image stabilization control apparatus according to the second embodiment. Hereinafter, only different parts from the constituent parts described in the first embodiment will be described, and the same parts as those in the first embodiment will be omitted by using the same reference numerals as those already used. To do.
In FIG. 15, signals from the
図16は重力除去部2001の構成例を示しており、重力加速度演算部2001aと誤差加速度除去部2001bを備える。重力加速度演算部2001aには初期姿勢算出部311の出力信号及び角度BPF306の出力信号が入力され、算出した重力加速度信号は誤差加速度除去部2001bに出力される。ここで加速度計107aの出力から重力加速度成分が差し引かれた出力信号はHPF及び2階積分フィルタ305に送られる。
第2実施形態では、積分処理の前に予め重力加速度成分を除去する処理が行われる。これにより、2階積分フィルタ(図11の符号312b参照)を省略でき、レンズCPU108の演算負荷が軽減される。
FIG. 16 shows a configuration example of the
In the second embodiment, the process of removing the gravitational acceleration component is performed in advance before the integration process. As a result, the second order integration filter (see reference numeral 312b in FIG. 11) can be omitted, and the calculation load on the
以上、デジタル一眼レフカメラやデジタルコンパクトカメラの防振システムを例にして平行振れ対策を説明した。本発明に係る防振制御装置は、小型で高性能なシステムにまとめることが出来るので、デジタルビデオカメラでの静止画撮影や、監視カメラ、Webカメラ、携帯電話等の静止画撮影にも幅広く適用できる。 In the above, the parallel shake countermeasures have been described by taking the image stabilization system of a digital single lens reflex camera or a digital compact camera as an example. Since the image stabilization control device according to the present invention can be integrated into a small and high-performance system, it can be widely applied to still image shooting with digital video cameras and still image shooting with surveillance cameras, Web cameras, mobile phones, etc. it can.
105 撮像素子
107p,107y 角速度計(第1の振動検出手段)
107a,107b 加速度計(第2の振動検出手段)
108 レンズCPU(制御手段)
308 比較部
309 出力補正部
311 初期姿勢算出部
312 重力除去部
2001 重力除去部
105
107a, 107b Accelerometer (second vibration detecting means)
108 Lens CPU (control means)
308
Claims (10)
前記第2の振動検出手段による加速度検出信号を用いて前記光学機器の姿勢を検出し、前記第1の振動検出手段による角速度検出信号を用いて前記光学機器の姿勢変化に応じた重力加速度成分を算出し、当該姿勢変化に伴って前記加速度検出信号に重畳する重力加速度の変動成分を除去するとともに、前記角速度検出信号及び前記加速度検出信号に基づいて前記振れ補正を行う制御手段を備え、
前記光学機器に加わる振動を検出して振れ補正を行う防振制御装置であって、
前記制御手段は、
前記加速度検出信号を取得して前記光学機器の姿勢を検出する初期姿勢算出手段と、
前記初期姿勢算出手段の検出信号に対応する関数及び前記角速度検出信号を用いて前記加速度検出信号に重畳する重力加速度の変動成分を除去する重力除去手段と、
前記角速度検出信号の積分出力に対して、手振れの周波数帯域よりも狭い周波数帯域にて設定される周波数での位相を第1の値に調整する第1の位相調整手段、及び、前記重力除去手段によって前記変動成分が除去された前記加速度検出信号の積分出力に対して、手振れの周波数帯域よりも狭い周波数帯域にて設定される前記周波数での位相を第2の値に調整する第2の位相調整手段と、
前記第1の位相調整手段により位相調整された前記角速度検出信号の積分出力と前記第2の位相調整手段により位相調整された前記加速度検出信号の積分出力とを手振れの周波数帯域よりも狭い周波数帯域で比較する比較手段と、
前記比較手段の出力信号と前記光学機器のズーム情報及びフォーカス情報から演算される撮影倍率情報を前記角速度検出信号の積分出力に乗ずることで前記角速度検出信号の積分出力を補正する出力補正手段と、
前記光学機器に加わる振れによって生じる像ぶれを補正する振れ補正手段と、
前記出力補正手段によって補正された前記角速度検出信号の積分出力を取得して前記振れ補正手段を駆動する振れ補正駆動手段を備えることを特徴とする防振制御装置。 First vibration detection means for detecting an angular velocity of vibration applied to the optical device, and second vibration detection means for detecting acceleration of vibration applied to the optical device;
A posture of the optical device is detected using an acceleration detection signal from the second vibration detection unit, and a gravitational acceleration component corresponding to a change in the posture of the optical device is detected using an angular velocity detection signal from the first vibration detection unit. Calculating and removing a fluctuation component of gravity acceleration superimposed on the acceleration detection signal in accordance with the posture change, and comprising a control means for performing the shake correction based on the angular velocity detection signal and the acceleration detection signal;
An anti-vibration control device that detects vibration applied to the optical device and performs shake correction,
The control means includes
Initial posture calculating means for acquiring the acceleration detection signal and detecting the posture of the optical device;
Gravity removing means for removing a fluctuation component of gravity acceleration superimposed on the acceleration detection signal using the function corresponding to the detection signal of the initial posture calculating means and the angular velocity detection signal;
A first phase adjusting unit that adjusts a phase at a frequency set in a frequency band narrower than a frequency band of camera shake to a first value with respect to the integrated output of the angular velocity detection signal, and the gravity removing unit The second phase for adjusting the phase at the frequency set in the frequency band narrower than the frequency band of camera shake to the second value with respect to the integrated output of the acceleration detection signal from which the fluctuation component has been removed by Adjustment means;
An integrated output of the angular velocity detection signal phase-adjusted by the first phase adjusting unit and an integrated output of the acceleration detection signal phase-adjusted by the second phase adjusting unit are narrower than a frequency band of camera shake. A comparison means to compare with,
Output correction means for correcting the integral output of the angular velocity detection signal by multiplying the integral output of the angular velocity detection signal by the imaging magnification information calculated from the output signal of the comparison means and zoom information and focus information of the optical device ;
Shake correction means for correcting image blur caused by shake applied to the optical device;
An anti-vibration control device comprising: a shake correction drive unit that acquires an integrated output of the angular velocity detection signal corrected by the output correction unit and drives the shake correction unit.
前記第2の振動検出手段の出力信号に対して、手振れの周波数帯域に含まれ、当該周波数帯域よりも狭い第2の周波数帯域の信号を通過させる第2のフィルタと、を備え、
前記重力除去手段は、前記初期姿勢算出手段の検出信号及び前記第1のフィルタの出力信号を用いて前記第2の振動検出手段の出力信号に重畳する重力加速度の変動成分を算出して前記第2の振動検出手段の出力信号から除去し、
前記比較手段は、前記重力除去手段によって前記重力加速度の変動成分が除去されると共に前記第2のフィルタで処理された前記第2の振動検出手段の出力信号と、前記第1のフィルタで処理された前記第1の振動検出手段の出力信号とを比較することを特徴とする請求項1に記載の防振制御装置。 A first filter that passes a signal in a first frequency band that is included in a frequency band of camera shake and narrower than the frequency band with respect to the output signal of the first vibration detection unit;
A second filter that passes a signal in a second frequency band that is included in a frequency band of camera shake and narrower than the frequency band with respect to the output signal of the second vibration detection unit;
The gravity removing means calculates a fluctuation component of gravity acceleration superimposed on the output signal of the second vibration detecting means by using the detection signal of the initial posture calculating means and the output signal of the first filter. 2 from the output signal of the vibration detection means 2
The comparison means removes the fluctuation component of the gravitational acceleration by the gravity removal means and processes the output signal of the second vibration detection means processed by the second filter and the first filter. 2. The anti-vibration control device according to claim 1, further comprising comparing the output signal of the first vibration detecting means.
前記初期姿勢算出手段の検出信号に基づいて前記重力加速度の変動成分を算出する演算手段と、
前記演算手段の出力信号を2階積分して変位量に変換する積分手段と、
前記加速度検出信号を2階積分した信号から前記積分手段の出力信号を減算する除去手段を備えることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の防振制御装置。 The gravity removing means includes
Computing means for calculating a fluctuation component of the gravitational acceleration based on a detection signal of the initial posture calculating means;
Integrating means for second-order integrating the output signal of the calculating means to convert it into a displacement;
6. The image stabilization control apparatus according to claim 1, further comprising a removing unit that subtracts an output signal of the integrating unit from a signal obtained by second-order integration of the acceleration detection signal.
前記初期姿勢算出手段の検出信号に基づいて前記重力加速度の変動成分を算出する演算手段と、
前記加速度検出信号から前記演算手段の出力信号を減算する除去手段を備えることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の防振制御装置。 The gravity removing means includes
Computing means for calculating a fluctuation component of the gravitational acceleration based on a detection signal of the initial posture calculating means;
6. The image stabilization control apparatus according to claim 1, further comprising a removing unit that subtracts an output signal of the computing unit from the acceleration detection signal.
請求項1から8のいずれか1項に記載の防振制御装置を備えることを特徴とする撮像装置。 Imaging means for imaging a subject through the optical device;
An imaging apparatus comprising the image stabilization control device according to claim 1.
前記第2の振動検出手段による加速度検出信号を用いて前記光学機器の姿勢を検出し、前記第1の振動検出手段による角速度検出信号を用いて前記光学機器の姿勢変化に応じた重力加速度成分を算出し、当該姿勢変化に伴って前記加速度検出信号に重畳する重力加速度の変動成分を除去するとともに、前記角速度検出信号及び前記加速度検出信号に基づいて前記振れ補正を行う制御手段を備え、
前記光学機器に加わる振動を検出して振れ補正を行う防振制御装置にて実行される防振制御方法であって、
前記制御手段は、
前記加速度検出信号を取得して前記光学機器の姿勢を初期姿勢算出手段が検出する初期姿勢算出ステップと、
前記初期姿勢算出手段の検出信号に対応する関数及び前記角速度検出信号を用いて前記加速度検出信号に重畳する重力加速度の変動成分を重力除去手段が除去する重力除去ステップと、
前記角速度検出信号の積分出力に対して、手振れの周波数帯域よりも狭い周波数帯域にて設定される周波数での位相を第1の値に第1の位相調整手段が調整するとともに、前記重力除去手段によって前記変動成分が除去された前記加速度検出信号の積分出力に対して、手振れの周波数帯域よりも狭い周波数帯域にて設定される前記周波数での位相を第2の値に第2の位相調整手段が調整する位相調整ステップと、
前記第1の位相調整手段により位相調整された前記角速度検出信号の積分出力と前記第2の位相調整手段により位相調整された前記加速度検出信号の積分出力とを手振れの周波数帯域よりも狭い周波数帯域で比較手段が比較する比較ステップと、
前記比較手段の出力信号と前記光学機器のズーム情報及びフォーカス情報から演算される撮影倍率情報を前記角速度検出信号の積分出力に乗ずることで前記角速度検出信号の積分出力を出力補正手段が補正する出力補正ステップと、
前記出力補正手段によって補正された前記角速度検出信号の積分出力を取得して振れ補正手段を振れ補正駆動手段が駆動する振れ補正駆動ステップと、
前記光学機器に加わる振れによって生じる像ぶれを前記振れ補正手段が補正する振れ補正ステップの制御を行うことを特徴とする防振制御方法。
First vibration detection means for detecting an angular velocity of vibration applied to the optical device, and second vibration detection means for detecting acceleration of vibration applied to the optical device;
A posture of the optical device is detected using an acceleration detection signal from the second vibration detection unit, and a gravitational acceleration component corresponding to a change in the posture of the optical device is detected using an angular velocity detection signal from the first vibration detection unit. Calculating and removing a fluctuation component of gravity acceleration superimposed on the acceleration detection signal in accordance with the posture change, and comprising a control means for performing the shake correction based on the angular velocity detection signal and the acceleration detection signal;
An anti-vibration control method that is executed by an anti-vibration control device that detects vibration applied to the optical device and performs shake correction,
The control means includes
An initial posture calculating step in which an initial posture calculating means detects the posture of the optical device by acquiring the acceleration detection signal;
A gravity removal step in which the gravity removal means removes a fluctuation component of gravity acceleration superimposed on the acceleration detection signal using the function corresponding to the detection signal of the initial posture calculation means and the angular velocity detection signal;
The first phase adjusting means adjusts the phase at a frequency set in a frequency band narrower than the frequency band of camera shake to a first value with respect to the integrated output of the angular velocity detection signal, and the gravity removing means The phase at the frequency set in a frequency band narrower than the frequency band of camera shake is set to a second value with respect to the integrated output of the acceleration detection signal from which the fluctuation component has been removed by the second phase adjusting means. Adjusting the phase adjustment step,
An integrated output of the angular velocity detection signal phase-adjusted by the first phase adjusting unit and an integrated output of the acceleration detection signal phase-adjusted by the second phase adjusting unit are narrower than a frequency band of camera shake. A comparison step that the comparison means compares,
The output correction means corrects the integral output of the angular velocity detection signal by multiplying the integral output of the angular velocity detection signal by the imaging magnification information calculated from the output signal of the comparison means and the zoom information and focus information of the optical device. A correction step;
A shake correction drive step in which the shake correction drive means drives the shake correction means by acquiring the integrated output of the angular velocity detection signal corrected by the output correction means;
An image stabilization control method comprising: controlling a shake correction step in which the shake correction unit corrects image blur caused by shake applied to the optical device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010134561A JP5675179B2 (en) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | Anti-shake control device, imaging device, and anti-shake control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010134561A JP5675179B2 (en) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | Anti-shake control device, imaging device, and anti-shake control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011257714A JP2011257714A (en) | 2011-12-22 |
JP5675179B2 true JP5675179B2 (en) | 2015-02-25 |
Family
ID=45473920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010134561A Expired - Fee Related JP5675179B2 (en) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | Anti-shake control device, imaging device, and anti-shake control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5675179B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6135848B2 (en) | 2012-09-04 | 2017-05-31 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Imaging apparatus, image processing apparatus, and image processing method |
JP6128458B2 (en) | 2012-09-04 | 2017-05-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Imaging apparatus and image processing method |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3729214B2 (en) * | 1996-02-13 | 2005-12-21 | 株式会社ニコン | Image stabilization camera |
JPH09284637A (en) * | 1996-04-10 | 1997-10-31 | Sony Corp | Method for correcting hand shake and video camera using the same |
JP2004295027A (en) * | 2003-03-28 | 2004-10-21 | Nikon Corp | Blurring correction device |
JP4789614B2 (en) * | 2005-12-26 | 2011-10-12 | キヤノン株式会社 | Anti-vibration control device and control method thereof |
JP4608015B2 (en) * | 2007-11-09 | 2011-01-05 | パナソニック株式会社 | camera |
JP5235542B2 (en) * | 2008-07-15 | 2013-07-10 | キヤノン株式会社 | Image blur correction apparatus or lens apparatus including the same, image pickup apparatus, and image blur correction apparatus control method |
JP2010054883A (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Canon Inc | Vibration-proofing control device and imaging apparatus |
-
2010
- 2010-06-11 JP JP2010134561A patent/JP5675179B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011257714A (en) | 2011-12-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5031690B2 (en) | Anti-vibration control device, imaging device, and control method for image stabilization control device | |
JP4789614B2 (en) | Anti-vibration control device and control method thereof | |
JP5094606B2 (en) | Image shake correction apparatus, optical apparatus including the same, image pickup apparatus, and image shake correction apparatus control method | |
JP4717651B2 (en) | Image shake correction apparatus and imaging apparatus | |
JP4789789B2 (en) | Imaging device | |
US7634181B2 (en) | Image stabilizing system and optical apparatus | |
US9374531B2 (en) | Image shake correcting apparatus and control method for same, lens barrel, optical apparatus, and imaging apparatus | |
JP5274130B2 (en) | Image blur correction apparatus, optical apparatus, image pickup apparatus, and image blur correction apparatus control method | |
JP5269034B2 (en) | Image shake correction apparatus, control method therefor, optical apparatus, and imaging apparatus | |
JP2015034879A (en) | Image shake correction device and control method for the same, lens barrel, optical device and imaging device | |
JP2017090580A (en) | Image blur correction device and method | |
JP2017092616A (en) | Image shake correction device and method | |
JP2010054883A (en) | Vibration-proofing control device and imaging apparatus | |
JP5460135B2 (en) | Optical equipment | |
JP5235542B2 (en) | Image blur correction apparatus or lens apparatus including the same, image pickup apparatus, and image blur correction apparatus control method | |
JP5675179B2 (en) | Anti-shake control device, imaging device, and anti-shake control method | |
JP6024031B2 (en) | Blur correction device and optical apparatus | |
JP5207861B2 (en) | Image shake correction apparatus, image pickup apparatus including the same, optical apparatus, and image shake correction apparatus control method | |
JP5693656B2 (en) | Image shake correction apparatus, optical apparatus including the same, image pickup apparatus, and image shake correction apparatus control method | |
JP5496268B2 (en) | Optical apparatus or imaging apparatus and optical apparatus control method | |
JP6448709B2 (en) | Image shake correction apparatus, image shake correction method, imaging apparatus, and optical apparatus | |
JP2010145500A (en) | Optical equipment | |
JP5420042B2 (en) | Image blur correction apparatus, optical apparatus including the same, imaging apparatus, and image blur correction apparatus control method | |
JP2013250414A (en) | Shake correction device and optical device | |
JP2012123261A (en) | Vibration isolation controlling device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130610 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140226 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140401 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140520 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140819 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141017 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141125 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141224 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5675179 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |