JP6212949B2 - センサ出力処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、温度に依存するセンサ出力の処理方法に関し、特にジャイロセンサ出力の温度補正に関する。

手ブレ補正機能を備えたカメラでは、例えばジャイロセンサを用いてカメラの揺れを検知し、揺れによる像ブレを相殺するように、光学的あるいは電子的に補正を施している。しかし、ジャイロセンサの出力（角速度）には、一般に温度ドリフト（オフセット）が存在するため、ジャイロセンサの出力をそのまま使用すると、不適切な手ブレ補正が行われる。そのためジャイロセンサの出力は、ハイパスフィルタを通してオフセットを除去した後に利用される（特許文献１参照）。

特開２００６−２１４７９９号公報

しかし、ハイパスフィルタを通すとカットオフ周波数以下のセンサ信号もカットオフされてしまうので高い精度の信号が得られない。

本発明は、温度ドリフトを含むセンサ出力に対し、通常使用される常温下において高い精度の出力を得るとともに、通常使用される常温環境下からずれた環境では温度ドリフトの影響を十分に防止することを課題としている。
することを課題としている。

本発明のセンサ出力処理装置は、温度ドリフトを含むセンサ出力を処理するセンサ出力処理装置であって、温度センサと、所定温度におけるセンサの出力のオフセット値を記録したメモリと、センサからの出力をオフセット値で補正するオフセット処理手段と、センサからの出力を濾波するハイパスフィルタと、温度センサによる検出温度と所定温度とを比較する温度比較手段と、所定温度と検出温度の温度差に応じてハイパスフィルタを制御するフィルタ制御手段とを備えたことを特徴としている。

フィルタ制御手段は、少なくとも温度差に応じ、ハイパスフィルタの使用または不使用の選択、あるいはハイパスフィルタの時定数の変更の何れか一方、または両方の制御を行うことが好ましい。また時定数は温度差が大きい程小さく設定されることが好ましい。上記センサは、例えば手ブレ補正に用いられる角速度センサである。

本発明のカメラは上記センサ出力装置を備えたことを特徴としている。

本発明のセンサ出力処理方法は、温度ドリフトを含むセンサ出力を処理するセンサ出力処理方法であって、所定温度におけるセンサの出力のオフセット値を記録し、センサからの出力をオフセット値で補正し、センサからの出力をハイパスフィルタで濾波し、温度センサでの検出温度と所定温度とを比較し、所定温度と検出温度の温度差に応じてハイパスフィルタを制御することを特徴としている。

本発明によれば、温度ドリフトを含むセンサ出力に対し、通常使用される常温下において高い精度の出力を得るとともに、通常使用される常温環境下からずれた環境では温度ドリフトの影響を十分に防止することができる。

本実施形態のカメラの構成を模式的に示すブロック図である。 手ブレによるカメラの動きとＸ、Ｙ軸の関係を模式的に示す斜視図である。 カメラ本体、補正レンズ、およびＸ、Ｙ軸の関係を示す正面図である。 レンズＣＰＵにおいて実行される手ブレ補正制御のブロック図である。 カメラＣＰＵで実行されるメインプログラムのフローチャートである。 温度チェック処理のフローチャートである。 レンズＣＰＵで実行されるメインプログラムのフローチャートである。 レンズＣＰＵで実行される１ｍＳタイマ割り込み処理のフローチャートである。 レンズＣＰＵで実行される中心駆動処理のフローチャートである。 レンズＣＰＵで実行される現在位置保持駆動処理のフローチャートである。 同一搖動における複数の異なる温度での角速度センサの出力を例示するグラフと、それらをハイパスフィルタで処理したとグラフである。 ハイパスフィルタの周波数特性を示すグラフである。 温度Ｔと角速度センサの静止時出力（オフセット値）の関係を模式的に示すグラフである。 角速度センサ静止時出力を第１実施形態のハイパスフィルタで処理したときの様子を模式的に示すグラフである。 第１実施形態で適用されるハイパスフィルタの周波数特性とフィルタ処理を行わないときの特性と比較するグラフである。 手ブレ補正駆動処理のフローチャートである。 第１実施形態のハイパスフィルタ処理のフローチャートである。 第１実施形態におけるデジタルハイパスフィルタの計算のブロック図である。 第２実施形態のハイパスフィルタの周波数特性を模式的に示すグラフである。 第２実施形態のハイパスフィルタ処理のフローチャートである。 第２実施形態におけるデジタルハイパスフィルタの計算のブロック図である。 初期オフセット値の大小とハイパスフィルタによるオフセット値の収束の関係を示す模式的なグラフである。 ハイパスフィルタの時定数の大小とハイパスフィルタによるオフセット値の収束に掛かる時間との関係を模式的に示すグラフである。 第３実施形態における温度差ΔＴとハイパスフィルタの時定数の関係を示す模式的なグラフである。 第３実施形態の温度チェック処理のフローチャートである。 第３実施形態におけるデジタルハイパスフィルタの計算のブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態であるセンサ出力処理装置が適用された手ブレ補正機能付きカメラの構成を示すブロック図である。なお、本図には、発明に係る構成のみが模式的に示される。

本実施形態のカメラ１０は、例えばカメラ本体１１に鏡筒１２を着脱可能なデジタル一眼レフカメラである。また本実施形態では、鏡筒１２内に手ブレ補正機構１３が設けられる。すなわち、ブレ補正用の補正レンズ１４を備えた手ブレ補正機構１３は、撮像レンズ１５Ａ、１５Ｂの間に配置される。撮像レンズ１５Ａから入射した光は、光軸Ｌに沿って補正レンズ１４、撮像レンズ１５Ｂを介してカメラ本体１１の撮像素子１６へと導かれる。

カメラ本体１１および鏡筒１２内にはそれぞれカメラＣＰＵ１７、レンズＣＰＵ１８が設けられる。カメラＣＰＵ１７には、メインスイッチ１９、測光スイッチ２０、レリーズスイッチ２１が接続されており、電源ラインおよびグランドとともに、レンズマウント（図示せず）の複数の電極を通して、レンズＣＰＵ１８に接続される。なお、カメラＣＰＵ１７は、カメラ全体の様々な制御を行うもので、この他にも図示しない様々なデバイスに接続される。

鏡筒１２には、手ブレ補正制御のオン／オフを設定する手ブレ補正スイッチ２２が設けられ、手ブレ補正スイッチ２２はレンズＣＰＵ１８に接続される。鏡筒１２内には、光軸Ｌに垂直なカメラの横軸、縦軸に沿ったＹ、Ｘ軸周りの回転角速度を検出する角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙが設けられる。各角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙで検出された信号は、レンズＣＰＵ１８へ入力され、手ブレ補正制御がオンのとき、レンズＣＰＵ１８は角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙで検出された各軸周りの角速度、および焦点距離などのレンズ情報に基づき、手ブレを相殺するために補正レンズ１４が移動すべきＸ、Ｙ軸方向の目標位置を算出する。

補正レンズ１４は、例えば補正レンズ１４を保持する可動部に設けられるコイル（図示せず）と鏡筒１２の固定部に設けられるヨークとの間の電磁相互作用により駆動され、コイルへの電流供給はＸ方向駆動制御部２４ＸおよびＹ方向駆動制御部２４Ｙによって制御される。補正レンズ１４を保持する可動部には、例えばホール素子などを用いた位置センサ２５Ｘ、２５Ｙが設けられ、補正レンズ１４の位置が検出される。検出された補正レンズ１４の位置は、レンズＣＰＵ１８へとフィードバックされ、レンズＣＰＵ１８は、角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙの信号に基づき算出された補正レンズ１４の目標位置と位置センサ２５Ｘ、２５Ｙから得られた現補正レンズ１４の位置とからコイルへの電流供給量を算出し、Ｘ方向駆動制御部２４ＸおよびＹ方向駆動制御部２４Ｙへと出力する。

また、鏡筒１２には温度センサ２６が設けられ、検出信号はレンズＣＰＵ１８に入力される。レンズＣＰＵ１８の通信ポートと、カメラＣＰＵ１７の通信ポートは、レンズマウントの電極を通して接続され、両者の間では後述するようにデータ通信が行われる。

次に図２〜図４を参照して、本実施形態における手ブレ補正について説明する。図２は、手ブレによるカメラの動きとＸ、Ｙ軸の関係を模式的に示す斜視図であり、図３は、カメラ本体１１、補正レンズ１４、Ｘ、Ｙ軸の関係を示す正面図である。

図２に示されるように、カメラでの撮影においては、垂直軸（Ｙ軸）周りの回転（ヨー）により横方向（Ｘ軸方向）へ移動する像ブレが発生し、水平軸周りの回転（ピッチ）により縦方向（Ｙ軸方向）へ移動する像ブレが発生する。したがって、Ｙ軸周りの回転運動を検出することでＸ軸方向の像ブレを相殺するための補正レンズ１４のＸ軸方向へのシフト量が決定し、Ｘ軸周りの回転運動を検出することでＹ軸方向の像ブレを相殺するための補正レンズ１４のＹ軸方向へのシフト量が決定する。

図４は、レンズＣＰＵ１８において実行される手ブレ補正制御のブロック図であり、手ブレ補正は例えば所定時間（例えば１ｍＳ）間隔の割り込み処理として実行される。

角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙの各ジャイロで得られたＹ軸周り、Ｘ軸周りのアナログ角速度信号は、レンズＣＰＵ１８のＡ／Ｄポート（Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２）に入力され、Ａ／Ｄ演算部３３Ｘ、３３Ｙにおいてデジタル角速度信号ＶＸ、ＶＹに変換される。角速度信号ＶＸ、ＶＹは、それぞれ加え合わせ点３４Ｘ、３４Ｙにおいて、メモリに記録されている所与のオフセット値ＶＶＸ、ＶＶＹ（後述）が引かれ、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部３５Ｘ、３５Ｙに入力される。オフセット処理されたＹ軸、Ｘ軸周りの角速度信号（ＶＸ−ＶＶＸ，ＶＹ−ＶＶＹ）は、それぞれハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部３５Ｘ、３５Ｙにおいて、制御部３９からの切替制御値（ｔｔ）に基づきフィルタ処理が施された後、角速度演算部３６Ｘ、３６Ｙへ入力される。

Ｙ軸、Ｘ軸周りの角速度（ＶＸ−ＶＶＸ，ＶＹ−ＶＶＹ）は、角度演算部３６Ｘ、３６Ｙにおいて積分され、Ｙ軸、Ｘ軸周りの回転角度（ヨー角θＸ、ピッチ角θＹ）が算出される。レンズ駆動位置計算部３７Ｘ、３７Ｙでは、ヨー角、ピッチ角、およびメモリに保存された焦点距離ｆなどのレンズ情報３８に基づいて、像ブレを相殺するためのＸ方向、Ｙ方向における補正レンズ１４の駆動位置が算出される。

ポート４から入力される手ブレ補正スイッチ２２がオン状態の時には、制御部３９はレンズ駆動位置計算部３７Ｘ、３７Ｙにおいて算出されたＸ軸方向への駆動位置Ｘ、Ｙ軸方向への駆動位置Ｙを補正レンズ１４の目標位置とし、駆動位置Ｘ、駆動位置Ｙと補正レンズ１４の現在位置Ｘ、現在位置Ｙの偏差を算出し、これらに対して例えばＰＩＤ演算などの処理を自動制御演算部４０Ｘ、４０Ｙにおいて施す。自動制御演算部４０Ｘ、４０Ｙからの出力は、ポート１、ポート２を通してＸ方向駆動制御部２４Ｘ、Ｙ方向駆動制御部２４Ｙへ出力され、手ブレ補正機構１３に設けられたＸ方向コイル４１Ｘ、Ｙ方向コイル４１Ｙへ供給される電流が制御される。

手ブレ補正機構１３の可動部の位置、すなわち補正レンズ１４の現在のＸ軸、Ｙ軸方向の位置は、ホールセンサ（位置センサ）２５Ｘ、２５Ｙからの信号に基づきＸ方向駆動制御部２４Ｘ、Ｙ方向駆動制御部２４Ｙにおいて算出され、現在のＸ位置信号、Ｙ位置信号としてＡ／Ｄポート（Ａ／Ｄ３、Ａ／Ｄ４）を通してレンズＣＰＵ１８に入力され、Ａ／Ｄ演算部４３Ｘ、４３Ｙにおいてデジタル信号としての現在位置Ｘ、現在位置Ｙへ変換され、フィードバックされる。これにより、手ブレ補正スイッチ２２がオンされているときには、角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙの出力に基づいて補正レンズ１４の目標とする駆動位置が算出され、この目標値に基づき補正レンズ１４がＸ軸、Ｙ軸方向に移動される。

なお、レンズＣＰＵ１８は、手ブレ補正スイッチ２２のオン／オフ状態に基づいて、図示しないロック機構を制御し、手ブレ補正機構（手ブレ補正レンズ）のロック状態のオン／オフを制御する。

次に図１、図４、図５、図６を参照して、カメラＣＰＵ１７およびレンズＣＰＵ１８で実行されるメインフローについて説明する。図５、図６のフローは、カメラ本体１１に設けられたメインスイッチ１９がオンされると開始される。なお、ここでは鏡筒１２がカメラ本体１１に装着されていることを前提としている。

図５は、カメラＣＰＵ１７側のフローチャートである。ステップＳ１００では、後述する温度センサ２６からの信号に基づき、角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙ周辺の現在の雰囲気温度のチェック処理（温度チェック処理）が行われ、ステップＳ１０１ではレリーズスイッチ２１がオンされているか否かが判定される。

レリーズスイッチ２１がオンされていない場合には、ステップＳ１０２においてレンズＣＰＵ１８との通信を開始し、レンズＣＰＵ１８に対してロック初期化処理を要求する。一方、レリーズスイッチ２１がオンされている場合（ダイレクトレリーズ時）には、ステップＳ１３２においてレンズＣＰＵ１８との通信を開始し、第２レリーズ処理（レリーズ２）を実行することをレンズＣＰＵ１８に通知し、後述するステップＳ１２２以下のレリーズ処理へとジャンプする。

ステップＳ１０４では、測光スイッチ２０がオンされているか否か判定され、この処理は測光スイッチ２０がオンされるまで繰り返される。測光スイッチ２０がオンされていると判定されると、ステップＳ１０６において、レンズＣＰＵ１８との通信を開始し、スルー画像の表示が行われることをレンズＣＰＵ１８に通知する。

ステップＳ１０８〜Ｓ１１６では、スルー画像の撮影および表示が行われる。すなわち、ステップＳ１０８ではＡＥ処理、ステップＳ１１０ではＡＦ処理が行われ、ステップＳ１１２ではステップＳ１１０で設定されたフォーカス位置、ステップＳ１０８で決定された露出の下、撮像素子（ＣＣＤ）１６における電荷蓄積が開始される。そしてステップＳ１１４では撮像素子（ＣＣＤ）１６に蓄積された画素信号の例えばフィールド読出しが行われ、画像信号として出力される。ステップＳ１１６では、出力された画像信号がモニタ（図示せず）に出力されスルー画像が表示される。

次にステップＳ１１８では、レリーズスイッチ２１がオンされているか否かが再び判定される。レリーズスイッチ２１がオンされていない場合、処理はステップＳ１３０へジャンプする。一方、レリーズスイッチ２１がオンされている場合には、ステップＳ１２０においてレンズＣＰＵ１８との通信を開始し、第１レリーズ処理（レリーズ１）を実行することをレンズＣＰＵ１８に通知する。そして、ステップＳ１２２〜Ｓ１２８において、静止画の撮影が実行される。すなわち、ステップＳ１２２ではステップＳ１１０で設定されたフォーカス位置、ステップＳ１０８で決定された露出の下、撮像素子（ＣＣＤ）１６における電荷蓄積が開始され、ステップＳ１２４において撮像素子（ＣＣＤ）１６に蓄積された電荷の例えば全画素読出しが行われる。ステップＳ１２６では、出力された画像信号がステップＳ１２６において不揮発性の映像メモリ（図示せず）に保存され、ステップＳ１２８においてその画像がモニタ（図示せず）に表示される。

次にステップＳ１３０では、測光スイッチ２０がオンされているか否かが判定される。測光スイッチ２０がオンされていると判定されれば処理はステップＳ１０６へ戻り、オンされていないと判定されるとステップＳ１０２に戻り同様の処理が繰り返される。なお以上の処理はカメラ本体１１のメインスイッチ１９がオフされるまで、あるいはカメラがスリープモードへ移行するまで繰り返される。

次に図６を参照して、図５のステップＳ１００で実行される温度チェック処理について説明する。

温度チェック処理では、まずステップＳ２００において温度センサ２６からの入力が現在の温度（検出温度）Ｔとして設定される。ステップＳ２０２では、検出温度Ｔとメモリに記録された所定温度Ｔａｄｊの温度差ΔＴ（＝｜Ｔ−Ｔａｄｊ｜）が算出され、ステップＳ２０４において温度差ΔＴが、所定値よりも大きいか否かが判定される。温度差ΔＴが所定値よりも大きくないと判定されたときにはステップＳ２０６において切替制御値ｔｔ＝０に設定され、大きいと判定されたときにはステップＳ２０８において切替制御値ｔｔ＝１に設定される。また、本実施形態の温度チェック処理では、ステップＳ２１０において、後述するハイパスフィルタ処理において用いられる変数ｓｕｂおよび変数ａｄｄの初期値が０に設定され、本処理は終了する。

次に図７のフローチャートを参照して、レンズＣＰＵ１８のメインフローについて説明する。ステップＳ３００、Ｓ３０２ではステータスレジスタの初期化が行われる。ここでは、ステップＳ３００において手ブレ補正制御の状態（手ブレ補正ステータス）を示すフラグＳＲが初期化され、ステップＳ３０２においてレリーズの状態（レリーズステータス）を示すフラグＲＬＳが初期化される。すなわち、ＳＲ＝ＲＬＳ＝０に設定される。フラグＳＲは３つの状態を取り、ＳＲ＝０は初期化動作が実行されたことを示し（図５ステップＳ１０２に対応するロック初期化処理終了時にＳＲ＝０とされる）、ＳＲ＝１は手ブレ補正がオフ状態であること、ＳＲ＝２は手ブレ補正がオン状態であることを示す。また、フラグＲＬＳは２つの状態を取り、ＲＬＳ＝０はスルー画像が表示されている状態を示し、ＲＬＳ＝１はレリーズ動作中であることを示す。

フラグＳＲ、ＲＬＳの初期化が完了すると、ステップＳ３０４で、カメラＣＰＵ１７から通信要求があったか否かが判定され、この判定はカメラＣＰＵ１７から通信要求があるまで繰り返される。レンズＣＰＵ１８においてカメラＣＰＵ１７から通信要求が検出されると、ステップＳ３０６、Ｓ３０８、Ｓ３１０、Ｓ３１２において、カメラＣＰＵ１７からの通信がロック初期化要求（補正レンズ１４のロック作動要求）か、カメラ本体１１においてスルー画像の表示を行うことを通知するものなのか、カメラ本体１１において第１レリーズ（レリーズ１）動作を行うことを通知するものなのか、あるいは第２レリーズ（レリーズ２）動作を行うことを通知するものかなのかがそれぞれ判定される。

ロック初期化要求の場合には、ステップＳ３１４においてロック初期化動作が実行される。ロック初期化動作では、補正レンズ１４を光軸に一致させる中心駆動処理を実行した後、図示しないロック機構を用いて補正レンズ１４の位置をロック状態とする。そして電磁アクチュエータを構成するコイル４１Ｘ、４１Ｙへの電力供給を停止するとともに補正レンズ１４の駆動を停止し、手ブレ補正ステータスを示すフラグＳＲを、ロック初期動作が実行されたことを示す「０」に設定する（ＳＲ＝０）。なお中心駆動処理の詳細については後述する。

一方ステップＳ３０８において、カメラＣＰＵ１７からの通信がスルー画像の表示を通知するものであると判定された場合には、ステップＳ３１６において、レリーズステータスを示すフラグＲＬＳが、スルー画像表示中であることを示す「０」に設定される（ＲＬＳ＝０）。またステップＳ３１０において、カメラＣＰＵ１７からの通信が、第１レリーズ（レリーズ１）動作を行うことを通知するものであると判定された場合には、ステップＳ３１８においてレリーズステータスを示すフラグＲＬＳが、レリーズ動作中であることを示す「１」に設定される（ＲＬＳ＝１）。そしてステップＳ３１２において、カメラＣＰＵ１７からの通信が、第２レリーズ（レリーズ２）動作を行うことを通知するものであると判定された場合には、ステップＳ３２０において手ブレ補正ステータスを示すフラグＳＲが、手ブレ補正がオフ状態であることを示す「１」に設定されるとともに、レリーズステータスを示すフラグＲＬＳが、レリーズ動作中であることを示す「１」に設定される（ＲＬＳ＝１）。なおレンズＣＰＵ１８の電源がオンである間、ステップＳ３０４〜Ｓ３１２の処理が繰り返される。

またレンズＣＰＵ１８では、１ｍｓの周期で図８のフローチャートに示されるタイマ割り込みが発生する。以下図２、図４、図８を参照して、本実施形態の１ｍｓタイマ割り込み処理について説明する。

１ｍｓタイマ割り込み処理では、まずステップＳ４００において、フラグＲＬＳ＝１であるか否か、すなわち現ステータスがレリーズ動作中であるか否かが判定される。ＲＬＳ≠１、すなわちレリーズ動作中でなければ、ステップＳ４０２において、手ブレ補正スイッチ２２のオン／オフ状態が検知され、同スイッチがオン状態であるか否かが判定される。

手ブレ補正スイッチ２２がオフ状態であれば、ステップＳ４０４において、フラグＳＲ＝１、あるいはＳＲ＝０であるか否か、すなわち現ステータスが、手ブレ補正オフの状態、あるいはロック初期化動作済みの状態であるか否かが判定される。ＳＲ≠１かつＳＲ≠０のとき、すなわち現ステータスが手ブレ補正オン状態のときには、ステップＳ４０６において、後述する後述する中心駆動処理（図９）を実行し、ステップＳ４０８において手ブレ補正レンズ１４をロック状態にする。

ステップＳ４１０では、手ブレ補正ステータスを示すフラグＳＲを手ブレ補正がオフであることを示す「１」に設定する（ＳＲ＝１）。そして、ステップＳ４１２において、手ブレ補正機構１３（図４）のコイルへの電力供給を停止して手ブレ補正の駆動をオフし、現在のタイマ割り込み処理を終了する。一方、ステップＳ４０４においてＳＲ＝１またはＳＲ＝０であるとき、本タイマ割り込み処理は直ちに終了する。

一方、ステップＳ４０２において、手ブレ補正スイッチ２２がオン状態であると判定されると、ステップＳ４１４において、手ブレ補正ステータスを示すフラグＳＲ＝２であるか否かが判定される。ＳＲ＝２の場合、手ブレ補正が既に実行されていることを示すので、処理はステップＳ４２２へとジャンプし、後述する手ブレ補正駆動処理（図１６）を継続して本タイマ割り込み処理を終了する。またＳＲ≠２のときには、手ブレ補正駆動処理はオフ状態にあり、補正レンズ１４はロック状態にあるので、ステップＳ４１６において補正レンズ１４の中心駆動処理（図９参照）を行い、ステップＳ４１８で補正レンズ１４をロック解除状態とする。そしてステップＳ４２０において手ブレ補正ステータスのフラグＳＲを「２」（手ブレ補正オン）に設定した後、ステップＳ４２２において手ブレ補正駆動処理（図１６）を開始して本タイマ割り込み処理を終了する。

また、ステップＳ４００においてレリーズステータスのフラグＲＬＳ＝１のとき、すなわちレリーズ動作中と判定された場合には、ステップＳ４２３において手ブレ補正スイッチ２２のオン／オフ状態が検知され、同スイッチがオン状態であるか否かが判定される。手ブレ補正スイッチ２２がオフ状態の場合、ステップＳ４２４においてＳＲ＝１（手ブレ補正ステータスがオフ）であるか否かが判定され、ＳＲ＝１、すなわち手ブレ補正ステータスがオフ状態のときには、ステップＳ４２７において、後述する現在位置保持駆動処理（図１０）を実行し、本タイマ割り込み処理は終了する。また、ＳＲ≠１、すなわち手ブレ補正ステータスがオン状態のままであると判定されると、ステップＳ４２８において手ブレ補正ステータスのフラグＳＲが、オフを示す値「１」に変更され、ステップＳ４３０において手ブレ補正駆動をオフにし、本タイマ割り込み処理は終了する。

一方、ステップＳ４２３において手ブレ補正スイッチ２２がオンされていると判定されると、ステップＳ４２５においてＳＲ＝２（手ブレ補正ステータスがオン）であるか否かが判定される。ＳＲ＝２であれば、ステップＳ４２２において手ブレ補正駆動処理（図１６）が継続され、本タイマ割り込み処理は終了する。一方、ＳＲ≠２、すなわち手ブレ補正ステータスがオフ状態であると判定されると、ステップＳ４２７において、後述する現在位置保持駆動処理（図１０）が行われ、本タイマ割り込み処理は終了する。

次に図９のフローチャートを参照して図８のステップＳ４０６、Ｓ４１６における中心駆動処理について説明する。中心駆動処理では、ステップＳ５００において、ホールセンサ２５Ｘ、２５Ｙ（図４）の出力に基づき補正レンズ１４の現在の位置情報を検出し、ステップＳ５０２において制御部３９における補正レンズ１４の目標位置である駆動位置（Ｘ，Ｙ）を光軸および手ブレ補正レンズ１４の可動範囲の中心に対応する（０，０）に設定する。その後ステップＳ５０４、Ｓ５０６において、自動制御のための演算を、現在位置および目標位置に基づき行い、その演算結果に基づき手ブレ補正機構１３を駆動して、補正レンズ１４を中心位置（０，０）へと移動する。

次に図１０のフローチャートを参照して図８のステップＳ４２７で実行される現在位置保持駆動処理について説明する。現在位置保持駆動処理は、手ブレ補正スイッチ２２がオフかつ手ブレ補正ステータスがオフ（ＳＲ＝１）の状態、または、手ブレ補正スイッチ２２がオンかつ手ブレ補正ステータスがオフ（ＳＲ≠２）の状態（手ブレ補正が実行されていない状態）において、レリーズ操作が行われた場合に実行される。

したがって本実施形態では、補正レンズ１４のロック状態を手ブレ補正の実際の設定に合わせることなく、補正レンズ１４の位置を、手ブレ補正機構１３を用いて現在の位置に電磁的にロックして撮影を行う。すなわちステップＳ７００では、ホールセンサ２５Ｘ、２５Ｙの信号に基づき補正レンズ１４の現在位置Ｘ、Ｙを取得し、ステップＳ７０２において制御部３９で設定される駆動位置Ｘ、Ｙを現在位置Ｘ、Ｙに設定する。ステップＳ７０４では、設定された駆動位置Ｘ、Ｙに基づき自動制御計算がなされ、ステップＳ７０６ではそれに基づき手ブレ補正機構１３が駆動される。すなわち、補正レンズ１４が現在の位置に電磁的にロックされる。なお、本実施形態ではレリーズスイッチ２１がオンされたときに本処理が実行される構成とされるが、レリーズボタンが半押しされ測光スイッチがオンされたときに同処理を行うことも可能である。また、ロック状態の変更は、レリーズ動作終了後に実行される。

次に図１、図４、図１１〜図１６を参照して、図８のステップＳ４２２において実行される手ブレ補正駆動処理について説明する。

図１１（ａ）は、角速度（ジャイロ）センサ（２３Ｘ、２３Ｙ）に温度Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３において同一の搖動を与えたときの出力例を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は角速度センサからの出力であり、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部３５Ｘ、３５Ｙへの入力Ｖｉｎに対応する（以下、角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙの出力ＶＸ、ＶＹをＶｉｎで代表する）。

角速度センサからの出力Ｖｉｎには、図１１（ａ）に示されるように温度ドリフトが存在し、温度に依存するオフセット値Ｖｓ（Ｔ）が含まれる。そのため角速度センサからの出力をそのまま積分して振れ角度を求め手ブレ補正を行うと、補正レンズ１４の位置がずれ、適正な補正が行えない。そこで、従来から出力Ｖｉのオフセット値Ｖｓ（Ｔ）をハイパスフィルタ（３５Ｘ、３５Ｙ）部で除去し、その出力Ｖｏｕｔを角度演算部３６Ｘ、３６Ｙにおいて積分することにより温度ドリフトの影響を排除している。すなわちハイパスフィルタを通すと、図１１（ｂ）に示されるように、出力ＶｏｕｔからはオフセットＶｓ（Ｔ）が除去され、静止時出力は０となる。しかし、ハイパスフィルタは、図１２に示されるように特定のカットオフ周波数ｆ０以下の帯域の角速度変動も濾波してしまうため、例えば、カットオフ周波数ｆ０よりも小さい周波数ｆａの手ブレの検出精度は低下してしまう。

そのため本実施形態の手ブレ補正駆動処理では、以下に説明するように、出力Ｖｉｎからオフセット値を直接引くことで、ハイパスフィルタによる低周波手ブレ成分の検出精度の低下を防止、または低減する。

図１３は、角速度（ジャイロ）センサ２３Ｘ、２３Ｙが静止しているときの出力（静止出力）、すなわち出力Ｖｉｎのオフセット値Ｖｓ（Ｔ）の温度変化を例示するグラフである。なお、横軸は温度Ｔ、縦軸は出力Ｖｓ（Ｔ）である。図１３に例示されるように、オフセット値Ｖｓ（Ｔ）は温度Ｔに応じて異なる値をとるため、本実施形態では、出荷前の調整時に、例えばカメラの使用が予想される一般的な温度範囲における所定温度（例えば使用される頻度最も高いと予想される温度）Ｔａｄｊにおいて、オフセット値（静止出力）Ｖｓ（Ｔ）を計測し、その時のオフセット値ＶＶ（ＶＶＸ，ＶＶＹ）をメモリに予め記録しておく。オフセット値ＶＶは個々の角速度センサでばらつきがあるため、角速度センサ２３Ｘ、２３ＹそれぞれＶＶＸ、ＶＶＹを持つ。

手ブレ補正駆動時の温度が、調整時温度Ｔａｄｊに等しいとき、あるいは略等しいときには、ハイパスフィルタを用いなくとも、出力Ｖｉからオフセット値ＶＶを差し引くことでオフセットによるずれは防止できる。このため第１実施形態では、検出温度が調整時温度Ｔａｄｊの近傍にあるときには、ハイパスフィルタの使用を停止し、温度Ｔａｄｊとの温度差が大きいときには、温度ドリフトの影響が大きくなるので、ハイパスフィルタを使用してこれを除去する。すなわち、角速度センサが静止した状態におけるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部３５Ｘ、３５Ｙからの出力は、図１４に示されるように、温度Ｔａｄｊを中心とする所定領域Ｂでは、ハイパスフィルタは使用されずＶｉ−ＶＶの値がそのまま出力され、その両側の領域Ａ、Ｂではハイパスフィルタが使用され、低周波成分が除去された信号が出力される。

よって、第１実施形態では、温度Ｔａｄｊの近傍の領域Ｂでは、ハイパスフィルタのカットオフ周波数よりも低い周波数の角速度信号が除去されることがないので、低周波の手ブレに対応する補正も行うことができ、センサの温度ドリフトによるズレもオフセット値ＶＶの除去により除去、あるいは低減される。なお、図１５に、ハイパスフィルタを使用する場合（領域Ａ、Ｃ）と、使用しない場合（領域Ｂ）のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部３５Ｘ、３５Ｙの周波数特性を例示する（横軸は周波数ｆ、縦軸はゲインである）。

次に図１６のフローチャートを参照して、図８のステップＳ４２２において実行される本実施形態の手ブレ補正駆動処理について詳述する。

レンズＣＰＵ１８の手ブレ補正駆動処理では、まずステップＳ８００において、角速度センサ（ジャイロ）２３Ｘ、２３ＹからのＹ軸、Ｘ軸周りのアナログの角速度信号をデジタル信号ＶＸ、ＶＹに変換する。ステップＳ８０２では、角速度信号ＶＸ、ＶＹから、メモリに記録されている所与のオフセット値ＶＶが引かれ、角速度信号（ＶＸ−ＶＶＸ，ＶＹ−ＶＶＹ）とされる（加え合わせ点３４Ｘ、３４Ｙ）。

ステップＳ８０４において、角速度信号（ＶＸ−ＶＶＸ，ＶＹ−ＶＶＹ）は、制御部３９からの切替制御値（ｔｔ）に基づき（図４、図６ステップＳ２０６、Ｓ２０８参照）、後述するハイパスフィルタ処理（ＨＰＦ計算）が施される（ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部３５Ｘ、３５Ｙ）。ハイパスフィルタ処理が施された角速度信号は、ステップＳ８０６において積分され、Ｙ軸、Ｘ軸周りの回転角に対応する角度信号が算出される（角度演算部３６Ｘ、３６Ｙ）。

ステップＳ８０８では、ステップＳ８０６において計算された回転角とレンズの焦点距離ｆなどから駆動位置Ｘ、Ｙが計算される（レンズ駆動位置計算部３７Ｘ、３７Ｙ；制御部３９）。ステップＳ８１０では、ホールセンサ２５Ｘ、２５Ｙの信号に基づき補正レンズ１４の現在位置を取得し（Ｘ、Ｙ方向駆動制御部２４Ｘ、２４Ｙ）、ステップＳ８１２の自動制御計算において、駆動位置Ｘ、Ｙとフィードバックされる現在位置の偏差から操作量が計算される（自動制御演算部４０Ｘ、４０Ｙ）。そしてステップＳ８１４において操作量に基づきＸ、Ｙ方向コイル４１Ｘ、４１Ｙに電力が供給され、手ブレ補正機構１３が駆動され（Ｘ、Ｙ方向駆動制御部２４Ｘ、２４Ｙ）、本手ブレ補正駆動処理は終了する。

次に図１７のフローチャートおよび図１８のブロック図を参照して、図１６のステップＳ８０４のハイパスフィルタ処理（ＨＰＦ計算）について説明する。

レンズＣＰＵ１８のハイパスフィルタ処理（ＨＰＦ計算）では、まずステップＳ９００において図６の温度チェック処理で設定された切替制御値ｔｔが０であるか否かが判定される。ｔｔ＝０、すなわち検出温度Ｔと調整時温度Ｔａｄｊの差の絶対値ΔＴが所定値以下で、現在の温度が図１４の領域Ｂにあるときには、本ハイパスフィルタ処理（ＨＰＦ計算）は直ちに終了し、ｔｔ≠０、すなわち検出温度Ｔと調整時温度Ｔａｄｊの差の絶対値ΔＴが所定値よりも大きく、現在の温度が図１４の領域ＡまたはＣにあるときには、ステップＳ９０２において所定の時定数でのデジタルハイパスフィルタの計算が実行され、本処理は終了する。なお、ΔＴの閾値に用いられる所定値は、領域ＢにおけるＶｉｎ−ＶＶを積分して得られる角度が、実用上手ブレ補正に問題を起こさない範囲の値に設定される。

図１８は、上記デジタルフィルタの構成を示すブロック図であり、図１８において変数ａｄｄは、過去所定ステップ数分のＶｏｕｔの積算値を表し、ｓｕｂは最新のａｄｄを、所定ステップ数に対応する時定数で割った値（移動平均）を表す。スイッチＳＷは、ｔｔ＝１でオン状態、ｔｔ＝０でオフ状態をとり、オン状態では、ｓｕｂの値がＶｉｎから減算されてＶｏｕｔとされる。なお、積算されるステップ数は時定数に対応して設定される。

以上のように第１実施形態によれば、所定温度（調整時温度）における角速度センサ出力のオフセット値とその所定温度（調整時温度）を予め記録し、角速度センサの出力から記録されたオフセット値を引くとともに、現在の温度が所定温度（調整時温度）に近いときにはハイパスフィルタの使用を停止し、温度差が大きいときにハイパスフィルタを使用するようにすることで、通常使用される常温下ではハイパスフィルタの影響を受けない高精度な手ブレ補正が可能となり、かつ通常使用される常温環境下からずれた環境では、ハイパスフィルタにより角速度センサの温度ドリフトの影響を防止できる。

次に図１９〜図２１を参照して、本発明の第２実施形態のセンサ出力処理装置について説明する。第２実施形態のセンサ出力処理装置も第１実施形態と同様に手ブレ補正駆動処理に関するもので、第１実施形態との違いは、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部３５Ｘ、３５Ｙの構成のみである。したがって、以下の説明では、第１実施形態とことなる構成についてのみ説明する。

第１実施形態では、調整時温度Ｔａｄｊ近くではハイパスフィルタの使用を停止し、それ以外では一定の時定数のハイパスフィルタを使用した。しかし、第２実施形態では、検出温度Ｔと調整時温度Ｔａｄｊの温度差に応じて、異なる時定数のハイパスフィルタを使用する。

すなわち、図１９のフィルタ周波数特性図に示されるように、時定数が相対的に小さい第１時定数のハイパスフィルタと、時定数が相対的に大きい第２時定数のハイパスフィルタが用いられる。図２０は、第１実施形態の説明における図１７に対応する第２実施形態のハイパスフィルタ処理のフローチャートである。

まずステップＳ１０００において図６の温度チェック処理で設定された切替制御値ｔｔが０であるか否かが判定される。ｔｔ＝０、すなわち検出温度Ｔと調整時温度Ｔａｄｊの差の絶対値ΔＴが所定値以下のときには、ステップＳ１００２において、第２時定数でデジタルハイパスフィルタの計算が実行され、本処理は終了する。ｔｔ≠０、すなわち検出温度Ｔと調整時温度Ｔａｄｊの差の絶対値ΔＴが所定値よりも大きいときには、ステップＳ１００４において第１時定数でデジタルハイパスフィルタの計算が実行され、本処理は終了する。

図２１は、図２０のデジタルハイパスフィルタ処理の構成を示すブロック図である。第１実施形態の図１８と同様に、図２１において変数ａｄｄは、過去所定ステップ数分のＶｏｕｔの積算値を表し、ｓｕｂは最新のａｄｄを、所定ステップ数に対応する時定数で割った値（移動平均）を表す。スイッチＳＷ１は、ｔｔ＝１でオン状態、ｔｔ＝０でオフ状態をとる一方、スイッチＳＷ２は、ｔｔ＝１でオフ状態、ｔｔ＝０でオン状態をとる。スイッチＳＷ１の系列のｓｕｂの値は、第２の時定数よりも小さい第１時定数（時定数１）および第１時定数に対応する積算値ａｄｄの値を用いて計算される。また、スイッチＳＷ２の系列のｓｕｂの値は、第１時定数よりも大きい第２時定数（時定数２）および第２時定数に対応する積算値ａｄｄの値を用いて計算される。ｔｔ＝０（ΔＴ≦所定値）のときには、スイッチＳＷ２の系列のｓｕｂの値（時定数が大きい）がＶｉｎから減算されてＶｏｕｔとされ、ｔｔ＝１（ΔＴ＞所定値）のときにはスイッチＳＷ１の系列のｓｕｂの値（時定数が小さい）がＶｉｎから減算されてＶｏｕｔとされる。

以上のように第２実施形態では、検出温度と調整時温度の温度差が相対的に小さい場合には、予め記録された調整時温度のオフセット値を角速度信号から差し引くことで、角速度信号の温度ドリフトは十分に補正されたと考えられるので、第１時定数よりも大きい第２時定数を用いたハイパスフィルタを用い、カットオフ周波数を低く抑え、カットオフされる信号の帯域を下げている。一方、温度差が相対的に大きいときには、温度ドリフトによるオフセットをハイパスフィルタで除去する必要があり、フィルタを素早く立ち上げる必要があるため、第２時定数よりも小さい第１時定数を用いたハイパスフィルタを用いている。これにより第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、温度ドリフトを含む角速度センサ出力に対し、通常使用される常温下において高い精度の出力を得るとともに、通常使用される常温環境下からずれた環境でも温度ドリフトの影響を十分に低減できる。

次に、図２２〜図２６を参照して、本発明の第３実施形態のセンサ出力処理装置について説明する。第３実施形態のセンサ出力処理装置も第１、２実施形態と同様に手ブレ補正駆動処理に関するもので、第１、２実施形態との違いは、温度チェック処理の内容とハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部３５Ｘ、３５Ｙの構成のみである。したがって、以下の説明では、第１、２実施形態とことなる構成についてのみ説明する。

図２２は、センサ出力のオフセット値の大きさと、特定の時定数のハイパスフィルタでオフセット値を０に収束させるまでに掛かる時間の関係を説明するグラフである。また、図２３は、一定のオフセット値を、異なる時定数のハイパスフィルタで０に収束させるのに掛かる時間の関係を説明するグラフである。

図２２に示されるように、初期オフセット値が大きいほど、一定時間経過後に残存するオフセット値も大きく、手ブレ補正におけるオフセットによる手ブレ補正レンズの位置ズレも大きくなる。また、図２３に示されるように、オフセット値が同じであれば、ハイパスフィルタの時定数が小さいほど収束は早い。したがって、時定数が小さいハイパスフィルタを採用すれば、フィルタによるオフセットの収束が迅速に行え、オフセットによる手ブレ補正レンズの位置ズレも小さくできる。しかし、時定数を小さくすると、カットオフ周波数が高くなり、低周波帯域での手ブレ情報がより多く失われるため補正精度が低下してしまう。

したがって、第３実施形態では、オフセット値が大きいほど、ハイパスフィルタの時定数を連続的に小さくする。ここで、静止時のＶｉｎ−ＶＶの値、すなわちステップＳ８０２（図１６）におけるオフセット値ＶＶによる補正後の信号に含まれるオフセットの値は、温度差ΔＴが大きくなるほど大きくなる。したがって、第３実施形態では、図２４に示されるように、温度差ΔＴが大きいほど、時定数の小さいハイパスフィルタを使用する。

図２５は、第３実施形態における温度チェック処理のフローチャートであり、第１実施形態と同様に図５のステップＳ１００において実行される。第３実施形態の温度チェック処理においても、まずステップＳ１１００において、温度センサ２６からの入力が現在の温度（検出温度）Ｔとして設定される。ステップＳ１１０２では、検出温度Ｔとメモリに記録された所定温度Ｔａｄｊの温度差ΔＴ（＝｜Ｔ−Ｔａｄｊ｜）が算出される。そしてステップＳ１１０４において係数Ｇａｉｎを用いて時定数がＧａｉｎ／ΔＴとして求められる。ここで、係数Ｇａｉｎは、温度差ΔＴから時定数を求めるための係数であり所与の値である。ステップＳ１１０６では、後述するハイパスフィルタ処理において用いられる変数ｓｕｂおよび変数ａｄｄの初期値が０に設定され、本処理は終了する。

また図２６のブロック図を参照して、第３実施形態において図１６のステップＳ８０４で実行されるハイパスフィルタ処理について説明する。第３実施形態では、図２５のステップＳ１１０４の計算により、図２４に示されるような温度差ΔＴの大きさに逆相関する時定数が設定される。

図２６のデジタルハイパスフィルタの計算では、第１実施形態と同様に、所定ステップ数分のＶｏｕｔの積算値を計算し、これをステップＳ１１０４で算出された時定数（＝Ｇａｉｎ／ΔＴ）で割り、ｓｕｂを算出する（ｓｕｂ＝ａｄｄ／時定数）。そしてＶｉｎからは、ｓｕｂの値を常時差し引くことで、温度差ΔＴに対応したデジタルハイパスフィルタ処理が常時Ｖｉｎに施される。

以上のように、本発明の第３実施形態においても、第１、第２実施形態と略同様の効果を得ることができる。

本実施形態では、デジタルカメラのレンズシフト方式の手ブレ補正機構への適用を例に説明を行ったが、本発明はイメージ・センサ・シフト方式を採用する手ブレ補正機構にも適用でき、銀塩カメラにも適用できる。また本発明は、ミラーレスカメラやレンズ交換式ではないカメラであってもよい。

また、本実施形態センサ出力処理装置は、出力に温度ドリフトが含まれるセンサであれば、他のセンサにも適用でき、同センサを利用するカメラ以外の機器にも適用できる。例えば、携帯電話やスマートフォン、ゲーム機などに設けられた姿勢センサなどのセンサ出力の補正にも用いられる。なお、デジタルフィルタの計算は、本実施形態に限定されるものではなく、他の計算方法であってもよい。また、第１、第２、第３実施形態のハイパスフィルタ処理の構成を適宜組み合わせることも可能である。

１０ カメラ
１３ 手ブレ補正機構
１４ 補正レンズ
１６ 撮像素子
１７ カメラＣＰＵ
１８ レンズＣＰＵ
１９ メインスイッチ
２１ レリーズスイッチ
２２ 手ブレ補正スイッチ
２３Ｘ、２３Ｙ 角速度センサ
２４Ｘ、２４Ｙ 駆動制御部
２５Ｘ、２５Ｙ 位置センサ
２６ 温度センサ
３３Ｘ、３３Ｙ Ａ／Ｄ演算部
３４Ｘ、３４Ｙ 加え合わせ点
３５Ｘ、３５Ｙ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部
３６Ｘ、３６Ｙ 角度演算部
３９ 制御部

Claims (6)

1. 温度ドリフトを含むセンサ出力を処理するセンサ出力処理装置であって、
   温度センサと、
   所定温度における前記センサの出力のオフセット値を記録したメモリと、
   前記センサからの出力を前記オフセット値で補正するオフセット処理手段と、
   前記センサからの出力を濾波するハイパスフィルタと、
   前記温度センサによる検出温度と前記所定温度とを比較する温度比較手段と、
   前記所定温度と前記検出温度の温度差に応じて前記ハイパスフィルタを制御するフィルタ制御手段とを備え、
   前記フィルタ制御手段は、少なくとも前記温度差に応じ、前記ハイパスフィルタの使用または不使用の選択、前記ハイパスフィルタの時定数の変更の何れか一方、または両方の制御を行う
   ことを特徴とするセンサ出力処理装置。
2. 前記フィルタ制御手段は、前記所定温度を中心とする所定の温度範囲において、前記ハイパスフィルタを使用せず、または前記時定数を大きくすることを特徴とする請求項１に記載のセンサ出力装置。
3. 前記時定数は前記温度差が大きい程小さく設定されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ出力処理装置。
4. 前記センサが手ブレ補正に用いられる角速度センサであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のセンサ出力処理装置。
5. 請求項４に記載のセンサ出力装置を備えたことを特徴とするカメラ。
6. 温度ドリフトを含むセンサ出力を処理するセンサ出力処理方法であって、
   所定温度における前記センサの出力のオフセット値を記録し、
   前記センサからの出力を前記オフセット値で補正し、
   前記センサからの出力をハイパスフィルタで濾波し、
   温度センサでの検出温度と前記所定温度とを比較し、
   前記所定温度と前記検出温度の温度差に応じて前記ハイパスフィルタを制御し、
   前記ハイパスフィルタの制御は、少なくとも前記温度差に応じ、前記ハイパスフィルタの使用または不使用の選択、前記ハイパスフィルタの時定数の変更の何れか一方、または両方の制御を行う
   ことを特徴とするセンサ出力処理方法。
   

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