JPS63116511A - ハイパスフイルタ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ 本発明はハイパスフィルター、特に撮像光学系、例えば
カメラの像プレ防止制御装置における直流成分除去に用
いられるハイパスフィルターに関するものである。

［発明の背景］ 従来、ハイパスフィルターとしては第６図（ａ）　、　
（ｂ）　に示すようなものがあるが、これらのフィルタ
ーでは以下に説明するように位相ずれの少ない精度の高
い出力を短時間に得ることが出来ないという難がある。

例えば第１図（ａ）のハイパスフィルターに、直流成分
を含む下記（１）式の信号 ｖ＋ｎ（ｔ）　＝ｓｉｎ（ωｃ、十〇）＋Ｄｃ・・・（
１）が入力されたときの出力は、 ・・・　（２） となる（ただし、ω０は、フィルターのカッφ１＝−ｔ
ａｎ−’　（ωｃ／ωｃ）、φ２　＝　ｔａｎ−’（ω
Ｃ／ωｃ）と表わされる。

（２）式よりわかるように、直流成分り。は、時間とと
もに減衰し、その時間はωｃが大きければ大きいほど短
くなる。またｖ＋ｎ（ｔ）の周波数成分によって生じる
誤差のうち、絶対値の誤差である第一項も短く時間で減
衰する。しかし第二項に含まれる位相ずれを表わすφ２
は、ωＣ／ωｃ中のωｃ（入力角周波数）を仮りに一定
とすれば、ωｃが大きければ大きいほど、その値は大き
くなる。

したがって、位相ずれが少なく精度の高い出力を短時間
で得るには、ωｃが十分大であって、かつωＣ／ωｃが
十分小さい条件が適当とされることになる。

しかしながら、上記のような条件は入力信号の周波数が
高い場合には容易に実現できるが、本発明のハイパスフ
ィルターを適用しようとするカメラでは、手振れの周波
数が１〜１０数Ｈｚと非常に低いため、上記条件は満足
することばできない。例えば人力周波数ＩＨｚで位相ず
れφ２を６°にすると、（２）式の第一項、第三項が初
期値の１７１０になるまでには、約３．７秒を要するの
である。このような時間では、カメラマンは、像プレ防
止装置のスイッチをオンしてからこの時間カメラを構え
てじっと待っていなければならず、像プレ防止装置の実
用上大きな問題となフてしまう。

そしてこのことは、第６図（ｂｌ　　に示すハイパスフ
ィルターなどの他のハイパスフィルターについても全く
同じである。

本発明は、カメラの像プレ防止装置において、入力信号
に含まれるカメラと手振れとは無関係な直流成分を、出
力信号が位相ずれを生じること無しに短時間（好ましく
は０．５秒以内）に除去することを可能としたハイパス
フィルターを提供するところにある。

［発明の概要コ 而してかかる目的のためになされた本発明よりなるハイ
パスフィルターの特徴は、交流入力信号中に含まれる直
流成分を除去する回路であって、ローパスフィルターと
、このローパスフィルターを通した入力信号を該入力信
号の人力開始から所定の時間ｔの経過時点でサンプル・
ホールドするサンプル・ホールド回路と、このサンプル
・ホールドした信号を、上記ローパスフィルターのカッ
トオフ周波数ωｃ及び上記時間ｔにより、 で与えられる増幅率Ａで増幅する増幅回路と、上記入力
信号から該増幅信号を減算する差分回路とを備えたとこ
ろにある。

［発明の実施例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図はカメラの像プレ防止装置に適用する。ハイパス
フィルターを示したものであり、図において１はローパ
スフィルターであり、第２図に示すようなオペアンプを
用いた公知のもので実現できる。２はサンプル・ホール
ド回路、３はサンプル・ホールド回路２にサンプル信号
・ホールド信号を送る。サンプル・ホールド回路制御回
路、４は公知のオペアンプで実現される増幅器、５は公
知のオペアンプで実現される差動増幅器である。また、
スイッチＳｌ。

Ｓ２．Ｓ３は連動されており、通常Ｓ、、Ｓ２はオフ、
Ｓ３はオンされていて、Ｓｌがオンすると同時に８２が
オン、Ｓ３がオフするように構成されている。

次にこの第１図に示す本例のハイパスフィルターの動作
について説明する。まず、スイッチＳｌがオンして外部
からの信号（カメラの像プレ防止装置の場合は加速度計
によって検知された手振れの加速度信号）が本例のフィ
ルターの入力端子ａに入力される。そしてこのスイッチ
Ｓ、のオンに連動して同時に３２がオン、Ｓ３がオフと
なり、サンプル・ホールド回路制御回路３が動作を開始
するが、この時点でのサンプル・ホールド回路制御回路
３の出力はハイ（サンプル信号）であるので、ローパス
フィルター１の出力端子すの出力がそのままサンプル・
ホールド回路の出力端子Ｃに現われる。

この信号は増幅器４で所定の倍率（以下Ａ倍という）で
増幅され、差動増幅器５で元信号との差がとられ出力端
子ｆには、元信号との差信号が出力される。

所定時間が経過すると、サンプル・ボールド回路制御回
路３の出力はロー（ホールド信号）となり、その時点で
のローパスフィルターの出力がサンプル・ホールド回路
２においてホールトされ、増幅器４で増幅され差動増幅
器５で元信号との差がとられ出力端子ｆに出力される。

そして以上の構成の本例ハイパスフィルターにおいて、
直流成分が除去出来る様に増幅器４の増幅率Ａを定めて
おくことで、直流成分を十分に除去できることになる。

ここで、上記増幅器４の増幅率Ａの値について説明する
と、ローパスフィルター１に直流成分り。のみが入力し
たと考えた場合には、端子すの出力Ｖｂ（ｔ）は ｖ、（ｔ）＝Ｄ、　　（１−ｅ−”ｔ）　　・＝　　　
（４）となる。（ただしωｃはローパスフィルターのカ
ットオフ角周波数である。） この出力ｖｂ（ｔ）をサンプル・ホールド回路制御回路
３の抵抗Ｒ１コンデンサＣ１で決まる所定の時間Ｔｈｏ
１ｄで、サンプル・ホールド回路２によりホールドする
と、端子Ｃには ｖａ（ｔ）＝Ｄｅ　　（１−ｅ　　”””　　）　・・
・（５）（ｔ≧Ｔｈｏ＋ｄ） という信号が現われ維持される。したがって、この端子
Ｃの出力を大力の直流成分ＤＣと等しくするために、下
記式（３′）のＡ倍率増幅が与えられる。

次に本例のハイパスフィルターの入力端子ａに交流成分
も人力された場合を考えると、ｖ　ａ　（ｔ）　−ｓｉ
ｎ　（（１）　ｃ＋を十〇）　＋　ｏｃ　−（６）が人
力であり、従って端子すには次の信号が現われる ｖｂ（ｔ）　＝　Ｄ　ｅ　　（１−ｅ−”　Ｃｔ）・・
・　（７） これを上記と同様にｔ＝Ｔ　ｈｏｌｄでホールドし、増
幅器４でＡ倍に増幅すると ・・・　（８） となり、元信号との差動をとった本例ハイパスフィルタ
ーの出力は ・・・　（９） となる。

この（９）式から明らかなように本例ハイパスフィルタ
ーの出力は位相ずれをもたない。

そしてこの（９）式の第二項が本例ハイパスフィルター
の誤差項となり、これは下記のように表わされる。

・・・　（１０） この（８）式で示される誤差は、ホールド時間Ｔ　ｈｏ
ｌｄとローパスフィルターのカットオフ（角）周波数ω
ｅ（・２πｆ、）の関数になっている。

したがって、実際のカメラの像プレ防止装置への適用を
考えてハイパスフィルターを設計する場合には、出来る
だけ迅速にサンプル・ホールドの状態となるように時間
Ｔｈｏｌｄを定めることと、上記誤差が最小となる最適
条件を選択して採択すればよいことになる。

このような観点から、カメラの像プレ防止装置に使用さ
れるものとして本例のハイパスフィルターを適用する場
合につき更に詳細に検討した結果を示すと次の通りであ
る。

例えば、入力周波数が１ｌｌｚ、位相はランダムの場合
に、上記ωｃ＝　０．０７８　、Ｔ　ｈｏ＋ａ＝　０．
５（ｓｅｃ）　　と設定した本例ハイパスフィルターで
は、上記　（１０）式の段差は入力の直流成分の大きさ
の１．４％以下（θ：２１０°で最大値１．４％）とな
る。なおこのときの増幅率ＡはＡ−２６，１４である。

また、カメラの手振れの加速度信号はその周波数帯域が
１〜１ｏ数Ｈｚ、位相はランダムであり、先に述べた最
適条件は当然周波数、位相によって異なるのであるが、
このような場合でもＴ　ｈｅ＋ａ＝　０．４　（ｓｅｅ
）、ω、　＝　０．６２５としたところ誤差は２０％以
下となる（なおこの誤差は１〜１２Ｈｚそれぞれの最大
値の総和であるので実際はもっと小さい）。

以上の例はカメラの像プレ防止装置に用いた場合の例で
あるが、その他の装置への応用を考えた場合はローパス
フィルターのカットオフ角周波数ωｃ、ホールド時間Ｔ
ｈｏ＋ａの選択の範囲が広がる。例えば上記（３′）式
で表わされる増幅率Ａの値を１もしくは１に近い値とす
れば従来のハイパスフィルター（第６図（ａ）　、　（
ｂ）など）と同様の使い方をすることができ、この場合
人力信号から直流成分が取り除かれるまでの時間はカッ
トオフ角周波数が同じであれば、はぼ同じとなるが、位
相ずれのない出力を得ることができるという効果を奏す
る特徴がある。なお本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば第１図で用いているサンプル・ホー
ルド回路制御回路の代りに、第３図に示す回路を用いて
も全く同じ効果が得られる。

また、本発明のハイパスフィルターは、ディジタル方式
により上記の各機能を持った回路を同様実現でき、全く
同じ効果を得ることもでき、第４図はそのようなディジ
タル式回路のハードウェアのブロック図、第５図はマイ
クロコンピュータを用いた場合のフローチャートの一例
を示している。

［発明の効果］ 以上のように本発明よりハイパスフィルターは、位相の
ずれが無く、例えば０．５秒以下というような非常に短
い時間で人力に含まれる信号成分とは無関係な直流成分
を除去することができる効果があり、カメラの像プレ防
止装置に有効であるなどその有用性は極めて大なるもの
がある。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明よりなるハイパスフィルターの構成
概要−例を示すブロック回路図、第２図はオペアンプを
用いたローパスフィルターの一例を示した図、第３図は
第１図中のサンプル・ホールド回路制御回路の他の例を
示した回路図、第４図及び第５図はディジタル方式の回
路として構成した場合の実施例を示した図であ従来のハ
イパスフィルターを示した図である。 １：ローパスフィルター ２：サンプル・ホールド回路 ３：サンプル・ホールド回路制御回路 ４：増幅器　　　　　５：差動増幅器 ６：Ａ／Ｄ変換器　　７：ローバスフィルタ−８＝メモ
リ回路　　　９：メそり回路制御回路１０・掛算回路　
　　　１１：引算回路１２：Ｄ／Ａ変換器 第５図 第６［ （Ａ） 図 （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 交流入力信号中に含まれる直流成分を除去する回路であ
   って、ローパスフィルターと、このローパスフィルター
   を通した入力信号を該入力信号の入力開始から所定の時
   間ｔの経過時点でサンプル・ホールドするサンプル・ホ
   ールド回路と、このサンプル・ホールドした信号を、上
   記ローパスフィルターのカットオフ周波数ω＿ｃ及び上
   記時間ｔにより下記式で与えられる増幅率Ａで増幅する
   増幅回路と、上記入力信号から該増幅信号を減算する差
   分回路とを備えたことを特徴とするハイパスフィルター Ａ＝１／（１−ｅ＾−＾ω＾＿＾ｃ＾×＾ｔ）