KR101728590B1 - 촬상 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 상 흔들림 보정 장치는,
상기 촬상 장치의 흔들림을 검출하는 흔들림 검출 수단과,
광축과 상이한 방향으로 이동해서 상 흔들림을 광학적으로 보정하는 제1 광학 보정 수단 및 제2 광학 보정 수단과,
상기 제1 광학 보정 수단의 위치를 검출하고, 제1 위치 검출 신호를 출력하는 제1 위치 검출 수단과,
상기 제2 광학 보정 수단의 위치를 검출하고, 제2 위치 검출 신호를 출력하는 제2 위치 검출 수단과,
상기 제1 광학 보정 수단을 상기 흔들림 검출 수단으로부터 출력되는 흔들림 신호와 상기 제1 위치 검출 신호에 기초하여 제어하고, 상기 제2 광학 보정 수단을 상기 흔들림 검출 수단으로부터 출력되는 흔들림 신호와 상기 제2 위치 검출 신호에 기초하여 제어하는 제어 수단을 포함하고,
상기 제1 위치 검출 수단의 위치 검출 범위와 상기 제2 위치 검출 수단의 위치 검출 범위는 상이한 것을 특징으로 하는 보정 장치를 제공한다.

Description

촬상 장치 및 그 제어 방법{AN IMAGE PICKUP APPARATUS AND CONTROL METHOD}
본 발명은 상 흔들림 보정 장치, 그 제어 방법 및 촬상 장치에 관한 것이다.
디지털 카메라 등의 촬상 장치에 의한 화상 촬상시에, 카메라 본체를 보유 지지하는 유저의 손이 흔들림(손 떨림이 발생함)으로써, 피사체 상에 흔들림(상 흔들림)이 발생하는 경우가 있다. 이 상 흔들림을 보정하는 상 흔들림 보정 수단을 구비하는 촬상 장치가 제안되고 있다.
상 흔들림 보정 수단에 의한 보정 처리로서는, 종래부터 광학 상 흔들림 보정 처리나, 전자적 상 흔들림 보정 처리가 사용되고 있다. 광학식 상 흔들림 보정 처리는, 각속도 센서 등으로 카메라 본체에 가해진 진동을 검출하고, 검출 결과에 따라서 촬상 광학계 내부에 설치된 상 흔들림 보정 렌즈를 이동시킨다. 이에 의해, 촬상 광학계의 광축 방향을 변화시킴으로써 촬상 소자의 수광면에 결상되는 상을 이동하여 상 흔들림을 보정한다. 또한, 전자식 상 흔들림 보정 처리는, 촬상 화상에 대하여 화상 처리를 행하고, 의사적으로 상 흔들림을 보정하는 처리이다.
종래의 상 흔들림 보정 수단에 의한 상 흔들림 보정 성능은, 예를 들어 촬영 상황의 차이, 촬영자의 손 떨림 특성의 차이 등에 따라 영향을 받기 쉽다. 촬영자의 손 떨림 특성의 차이로는, 촬영자 고유의 손 떨림이 큰 주파수 대역이 상이하다는 점이 있다. 또한, 촬영 상황의 차이로는, 예를 들어 탈것에 탄 상태로 촬영하는 상황이나, 걸으면서 촬영하는 상황 등을 생각할 수 있다. 이러한 상황에서는, 상 흔들림량이 크므로, 상 흔들림 보정 수단의 보정할 수 있는 흔들림량을 크게 할 필요가 있지만, 상 흔들림 보정량을 크게 하려면, 상 흔들림 보정 수단이 대형화되어 버린다.
일본 특허 공개 제2009-258389호 공보는, 고정 부재를 사이에 두고 전후에 각각 제1 보정 부재를 보유 지지하는 제1 가동 경통과, 제2 보정 부재를 보유 지지하는 제2 가동 경통이 배치된 상 흔들림 보정 장치를 개시하고 있다.
일본 특허 공개 제2009-258389호 공보가 개시하는 상 흔들림 보정 장치는, 제1 보정 부재와 제2 보정 부재를 역방향으로 구동함으로써, 적은 구동 스트로크로 큰 보정각을 얻을 수 있다. 그러나, 이 상 흔들림 보정 장치와 같이, 단순히 보정 각도를 크게 하는 것만으로는, 촬영자의 손 떨림 특성의 차이나 촬영 상황의 차이에 따라, 상 흔들림 보정 성능이 저하되어버린다.
본 발명은 촬영자의 손 떨림 특성의 차이나 촬영 상황의 차이에 의한 상 흔들림 보정 성능의 저하를 방지하는 상 흔들림 보정 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태의 상 흔들림 보정 장치는,
상기 촬상 장치의 흔들림을 검출하는 흔들림 검출 수단,
광축과 상이한 방향으로 이동해서 상 흔들림을 광학적으로 보정하는 제1 광학 보정 수단 및 제2 광학 보정 수단,
상기 제1 광학 보정 수단의 위치를 검출하고, 제1 위치 검출 신호를 출력하는 제1 위치 검출 수단,
상기 제2 광학 보정 수단의 위치를 검출하고, 제2 위치 검출 신호를 출력하는 제2 위치 검출 수단,
상기 제1 광학 보정 수단을 상기 흔들림 검출 수단으로부터 출력되는 흔들림 신호와 상기 제1 위치 검출 신호에 기초하여 제어하고, 상기 제2 광학 보정 수단을 상기 흔들림 검출 수단으로부터 출력되는 흔들림 신호와 상기 제2 위치 검출 신호에 기초하여 제어하는 제어 수단을 포함하고,
상기 제1 위치 검출 수단의 위치 검출 범위와 상기 제2 위치 검출 수단의 위치 검출 범위는 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상 흔들림 보정 장치에 의하면, 촬영 조건, 촬영자 등의 흔들림량, 흔들림 주파수의 차이에 의한 상 흔들림 보정 성능 저하의 영향을 받기 어려운, 양호한 상 흔들림 보정을 실현할 수 있다.
본 발명의 추가적인 특징은, 첨부된 도면을 참조하여 이하에 설명하는 예시적인 실시예로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 실시 형태의 촬상 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 실시 형태의 상 흔들림 보정 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 상 흔들림 보정 렌즈 구동부의 분해 사시도의 예이다.
도 4는 상 흔들림 보정 렌즈 구동부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 흔들림 신호를 보정하는 기구를 도시하는 도면이다.
도 6은 상 흔들림 보정 렌즈의 목표 위치 산출 처리를 설명하는 흐름도이다.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 상 흔들림 보정 제어부 및 렌즈 제어부의 내부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 8은 제2 실시 형태에 따른 상 흔들림 보정 렌즈의 목표 위치 검출 처리를 설명하는 흐름도이다.
도 9는 제1 및 제2 상 흔들림 보정 렌즈의 제어 조건을 나타내는 표이다.
도 10의 (A) 및 도 10의 (B)는 현재 위치 검출 수단의 검출 정밀도의 관계를 도시하는 도면이다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 실시 형태의 촬상 장치의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시하는 촬상 장치는 디지털 스틸 카메라이다. 또한, 본 실시 형태의 촬상 장치는 동화상 촬영 기능을 가져도 좋다.
도 1에 도시하는 촬상 장치는, 줌 유닛(101) 내지 제어부(119)를 구비한다. 줌 유닛(101)은 결상 광학계를 구성하고, 배율이 가변하는 촬영 렌즈의 일부이다. 줌 유닛(101)은 촬영 렌즈의 배율을 변경하는 줌 렌즈를 포함하고 있다. 줌 구동부(102)는 제어부(119)의 제어에 따라서 줌 유닛(101)의 구동을 제어한다. 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)는 상 흔들림을 보정하는 보정 부재이다. 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)는 촬영 렌즈의 광축에 대하여 직교하는 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)는 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 구동을 제어한다. 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)는 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)와 동등한 구성을 갖고, 마찬가지로 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)에 의해 구동 제어된다.
조리개·셔터 유닛(105)은 조리개 기능을 갖는 메커니컬 셔터이다. 조리개·셔터 유닛 구동부(106)는 제어부(119)의 제어에 따라서 조리개·셔터 유닛(105)을 구동한다. 포커스 렌즈(107)는 촬영 렌즈의 일부이고, 촬영 렌즈의 광축에 따라 위치를 변경 가능하게 구성된다. 포커스 구동부(108)는 제어부(119)의 제어에 따라서 포커스 렌즈(107)를 구동한다.
촬상부(109)는 촬영 렌즈에 의한 광학상을, CCD 이미지 센서나, CMOS 이미지 센서 등의 촬상 소자를 사용해서 화소 단위의 전기 신호로 변환한다. CCD는, Charge Coupled Device의 약칭이다. CMOS는 Complementary Metal-Oxide Semiconductor의 약칭이다. 촬상 신호 처리부(110)는 촬상부(109)로부터 출력된 전기 신호에 대하여 A/D 변환, 상관 이중 샘플링, 감마 보정, 화이트 밸런스 보정, 색 보간 처리 등을 행하여, 영상 신호로 변환한다. 영상 신호 처리부(111)는 촬상 신호 처리부(110)로부터 출력된 영상 신호를, 용도에 따라서 가공한다. 구체적으로는, 영상 신호 처리부(111)는 표시용 영상을 생성하거나, 기록용으로 부호화 처리나 데이터 파일화를 행하기도 한다.
표시부(112)는 영상 신호 처리부(111)가 출력하는 표시용 영상 신호에 기초하여, 필요에 따라 화상 표시를 행한다. 전원부(115)는 촬상 장치 전체에, 용도에 따라서 전원을 공급한다. 외부 입출력 단자부(116)는 외부 장치와의 사이에서 통신 신호 및 영상 신호를 입출력한다. 조작부(117)는 촬상 장치에 유저가 지시를 내리기 위한 버튼이나 스위치 등을 갖는다. 기억부(118)는 영상 정보 등 여러 가지 데이터를 기억한다. 제어부(119)는 예를 들어 CPU, ROM, RAM을 갖고, ROM에 기억된 제어 프로그램을 RAM에 전개해서 CPU에서 실행함으로써 촬상 장치의 각 부를 제어하고, 이하에 설명하는 여러 가지 동작을 포함하는 촬상 장치의 동작을 실현한다. CPU는 Central Processing Unit의 약칭이다. ROM은 Read Only Memory의 약칭이다. RAM은 Random Access Memory의 약칭이다.
조작부(117)는 압입량에 따라서 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)가 차례로 온되도록 구성된 릴리즈 버튼을 갖는다. 릴리즈 버튼이 반누름된 경우에 릴리즈 스위치(SW1)가 온되고, 릴리즈 버튼이 끝까지 눌러졌을 때 릴리즈 스위치(SW2)가 온된다. 릴리즈 스위치(SW1)가 온되면, 제어부(119)는 영상 신호 처리부(111)가 표시부(112)에 출력하는 표시용 영상 신호에 기초하여 AF 평가값을 산출한다. 그리고, 제어부(119)가 AF 평가값에 기초하여, 포커스 구동부(108)를 제어함으로써 자동 초점 검출을 행한다.
또한, 제어부(119)는 영상 신호의 휘도 정보와, 미리 정해진 프로그램 선도에 기초하여, 적절한 노광량을 얻기 위한 조리개 값 및 셔터 스피드를 결정하는 AE 처리를 행한다. 릴리즈 스위치(SW2)가 온되면, 제어부(119)는 결정한 조리개 및 셔터 속도로 촬영을 행하고, 촬상부(109)에서 얻어진 화상 데이터를 기억부(118)에 기억하도록 각 처리부를 제어한다.
조작부(117)는 흔들림 보정 모드를 선택 가능하게 하는 상 흔들림 보정 스위치를 더 갖는다. 상 흔들림 보정 스위치에 의해 흔들림 보정 모드가 선택되면, 제어부(119)가 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)에 상 흔들림 보정 동작을 지시하고, 이것을 받은 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)가 상 흔들림 보정 오프의 지시가 이루어질 때까지 상 흔들림 보정 동작을 행한다. 또한, 조작부(117)는 정지 화상 촬영 모드와 동화상 촬영 모드 중 한쪽을 선택 가능한 촬영 모드 선택 스위치를 갖는다. 촬영 모드 선택 스위치의 조작에 의한 촬영 모드의 선택을 통해서, 제어부(119)는 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)의 동작 조건을 변경할 수 있다. 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)에 의해, 본 실시 형태의 상 흔들림 보정 장치가 구성된다.
또한, 조작부(117)는 재생 모드를 선택하기 위한 재생 모드 선택 스위치도 갖는다. 재생 모드 선택 스위치의 조작에 의해, 재생 모드가 선택되면, 제어부(119)가 상 흔들림 보정 동작을 정지한다. 또한, 조작부(117)에는, 줌 배율 변경의 지시를 행하는 배율 변경 스위치가 포함된다. 배율 변경 스위치의 조작에 의해, 줌 배율 변경이 지시되면, 제어부(119)를 통해서 지시를 받은 줌 구동부(102)가 줌 유닛(101)을 구동하여, 지시된 줌 위치에 줌 유닛(101)을 이동시킨다.
도 2는 본 실시 형태의 상 흔들림 보정 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
제1 진동 센서(201)는, 예를 들어 각속도 센서이고, 통상 자세(화상의 길이 방향이 수평 방향과 거의 일치하는 자세)에 있어서의, 촬상 장치의 수직 방향(피치 방향)의 진동을 검출한다. 제2 진동 센서(202)는, 예를 들어 각속도 센서이고, 통상 자세에 있어서의 촬상 장치의 수평 방향(요우(yaw) 방향)의 진동을 검출한다. 제1 상 흔들림 보정 제어부(203)는 피치 방향에 있어서의 상 흔들림 보정 렌즈의 보정 위치 제어 신호를 출력하고, 상 흔들림 보정 렌즈의 구동을 제어한다. 제2 상 흔들림 보정 제어부(204)는 요우 방향에 있어서의 상 흔들림 보정 렌즈의 보정 위치 제어 신호를 출력하고, 상 흔들림 보정 렌즈의 구동을 제어한다.
제1 렌즈 위치 제어부(205)는 제1 상 흔들림 보정 제어부(203)로부터의 피치 방향에서의 보정 위치 제어 신호와, 제1 홀 소자(209)로부터의 상 흔들림 보정 렌즈의 피치 방향에서의 위치 정보로부터, 피드백 제어를 행한다. 이에 의해, 제1 렌즈 위치 제어부(205)는, 예를 들어 액추에이터인 제1 드라이브부(207)를 구동한다. 마찬가지로, 제2 렌즈 위치 제어부(206)는 제2 상 흔들림 보정 제어부(204)로부터의 요우 방향에서의 보정 위치 제어 신호와, 제2 홀 소자(210)로부터의 상 흔들림 보정 렌즈의 요우 방향에서의 위치 정보로부터, 피드백 제어를 행한다. 이에 의해, 제2 렌즈 위치 제어부(206)는, 예를 들어 액추에이터인 제2 드라이브부(208)를 구동한다.
이어서, 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)에 의한 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 구동 제어 동작에 대해서 설명한다.
제1 상 흔들림 보정 제어부(203), 제1 진동 센서(201)로부터 촬상 장치의 피치 방향의 흔들림을 나타내는 흔들림 신호(각속도 신호)가 공급된다. 또한, 제2 상 흔들림 보정 제어부(204)에는, 제2 진동 센서(202)로부터 촬상 장치의 요우 방향의 흔들림을 나타내는 흔들림 신호(각속도 신호)가 공급된다.
제1 상 흔들림 보정 제어부(203)는 공급된 흔들림 신호에 기초하여, 피치 방향으로 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)를 구동하는 보정 위치 제어 신호를 생성하고, 제1 렌즈 위치 제어부(205)에 출력한다. 또한, 제2 상 흔들림 보정 제어부(204)는 공급된 흔들림 신호에 기초하여, 요우 방향으로 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)를 구동하는 보정 위치 제어 신호를 생성하고, 제2 렌즈 위치 제어부(206)에 출력한다.
제1 홀 소자(209)는 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)에 설치된 자석에 의한 자장의 강도에 따른 전압을 갖는 신호를, 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 피치 방향에 있어서의 위치 정보로서 출력한다. 제2 홀 소자(210)는 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)에 설치된 자석에 의한 자장의 강도에 따른 전압을 갖는 신호를, 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 요우 방향에 있어서의 위치 정보로서 출력한다. 위치 정보는, 제1 렌즈 위치 제어부(205), 제2 렌즈 위치 제어부(206)에 공급된다.
제1 렌즈 위치 제어부(205)는 제1 홀 소자(209)로부터의 신호값이, 제1 상 흔들림 보정 제어부(203)로부터의 보정 위치 제어 신호값에 수렴하도록, 제1 드라이브부(207)를 구동하면서 피드백 제어한다. 또한, 제2 렌즈 위치 제어부(206)는 제2 홀 소자(210)로부터의 신호값이, 제2 상 흔들림 보정 제어부(204)로부터의 보정 위치 제어 신호값에 수렴하도록, 제2 드라이브부(208)를 구동하면서 피드백 제어한다.
또한, 제1 홀 소자(209), 제2 홀 소자(210)로부터 출력되는 위치 신호값에는 편차가 있으므로, 소정의 보정 위치 제어 신호에 대하여 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)가 소정의 위치로 이동하도록, 제1 및 제2 홀 소자(209, 210)의 출력 조정을 행한다.
제1 상 흔들림 보정 제어부(203)는 제1 진동 센서(201)로부터의 흔들림 정보에 기초하여, 피사체 상의 화상 흔들림을 상쇄하도록 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 위치를 이동시키는 보정 위치 제어 신호를 출력한다. 제2 상 흔들림 보정 제어부(204)는 제2 진동 센서(202)로부터의 흔들림 정보에 기초하여, 화상 흔들림을 상쇄하도록 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 위치를 이동시키는 보정 위치 제어 신호를 출력한다.
제2 상 흔들림 보정 제어부(204)는 제2 진동 센서(202)로부터의 흔들림 정보에 기초하여, 화상 흔들림을 상쇄하도록 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 위치를 이동시키는 보정 위치 제어 신호를 출력한다. 예를 들어, 제1 상 흔들림 보정 제어부(203), 제2 상 흔들림 보정 제어부(204)는 흔들림 정보(각속도 신호) 또는 흔들림 정보에 필터 처리 등을 행함으로써, 보정 속도 제어 신호 또는 보정 위치 제어 신호를 생성한다. 이상의 동작에 의해, 촬영시에 손 떨림 등의 진동이 촬상 장치에 존재해도, 어느 정도의 진동까지는 화상 흔들림을 방지할 수 있다. 또한, 제1 상 흔들림 보정 제어부(203), 제2 상 흔들림 보정 제어부(204)는 제1 진동 센서(201), 제2 진동 센서(202)로부터의 흔들림 정보와, 제1 홀 소자(209), 제2 홀 소자(210)의 출력에 기초하여, 촬상 장치의 패닝 상태를 검출하고, 패닝 제어를 행한다.
제2 상 흔들림 보정 제어부(204)에 의한 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)의 구동 제어 동작은, 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)에 의한 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 구동 제어 동작과 마찬가지이다. 즉, 제2 상 흔들림 보정 렌즈 제어부(204)가 공급된 흔들림 신호에 기초하여, 피치 방향으로 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)를 구동하는 보정 위치 제어 신호를 생성하고, 제3 렌즈 위치 제어부(211)에 출력한다. 또한, 제2 상 흔들림 보정 제어부(204)가 공급된 흔들림 신호에 기초하여, 요우 방향으로 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)를 구동하는 보정 위치 제어 신호를 생성하고, 제4 렌즈 위치 제어부(212)에 출력한다.
제3 렌즈 위치 제어부(211)는 제3 홀 소자(216)로부터의 신호값이, 제1 상 흔들림 보정 제어부(203)로부터의 보정 위치 제어 신호값에 수렴하도록, 제3 드라이브부(214)를 구동하면서 피드백 제어한다. 또한, 제4 렌즈 위치 제어부(212)는 제4 홀 소자(213)로부터의 신호값이, 제2 상 흔들림 보정 제어부(204)로부터의 보정 위치 제어 신호값에 수렴하도록, 제4 드라이브부(215)를 구동하면서 피드백 제어한다.
본 실시 형태에서는, 제1 상 흔들림 보정 제어부(203), 제1 렌즈 위치 제어부(205) 및 제1 드라이브부(207)가 피치 방향의 흔들림 신호의 저주파 성분을 보정한다. 또한, 제1 상 흔들림 보정 제어부(203), 제3 렌즈 위치 제어부(205) 및 제3 드라이브부(214)가 피치 방향의 흔들림 신호의 고주파 성분을 보정한다.
또한, 제2 상 흔들림 보정 제어부(204), 제2 렌즈 위치 제어부(206) 및 제2 드라이브부(208)가 요우 방향의 흔들림 신호의 저주파 성분을 보정한다. 또한, 제2 상 흔들림 보정 제어부(204), 제4 렌즈 위치 제어부(212) 및 제4 드라이브부(215)가 요우 방향의 흔들림 신호의 고주파 성분을 보정한다.
도 3은 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)의 분해 사시도의 예이다.
상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)는 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103), 가동 경통(122), 고정 지판(123), 전동(轉動) 볼(124), 제1 전자 구동부(207), 제2 전자 구동부(208)를 구비한다. 또한, 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)는 가압 스프링(127), 제1 위치 센서(209), 제2 위치 센서(210), 센서 홀더(129)를 구비한다.
제1 전자 구동부(207)는 제1 자석(1251), 제1 코일(1252), 제1 요크(1253)를 구비한다. 제2 전자 구동부(208)는 제2 자석(1261), 제2 코일(1262), 제2 요크(1263)를 구비한다.
제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)는 광축을 편심되게 할 수 있는 제1 보정 광학 부재이다. 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)는 제1 상 흔들림 보정 제어부(203), 제2 상 흔들림 보정 제어부(204)에 의해 구동 제어된다. 이에 의해, 촬상 광학계를 통과한 광 상을 이동시키는 상 흔들림 보정 동작이 행해져, 촬상면에서의 상의 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 보정 광학계로서 보정 렌즈를 사용하고 있지만, 촬영 광학계에 대하여 CCD 등의 촬상 수단을 구동함으로써도, 촬상면에서의 상의 안정성을 확보할 수 있다. 즉, 촬상 수단을, 상 흔들림을 보정하는 수단으로서 사용해도 좋다.
가동 경통(122)은 중앙의 개구부에 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)를 보유 지지하는 제1 가동부이다. 가동 경통(122)은 제1 자석(1251) 및 제2 자석(1252)을 보유 지지한다. 또한, 가동 경통(122)은 전동 볼 수용부를 3개 구비하고 있고, 전동 볼(124)에 의해, 광축과 직교하는 면 내를 이동 가능하게 전동 지지된다. 또한, 가동 경통(122)은 스프링 걸이부를 3군데 구비하고 있고, 가압 스프링(127)의 일단부를 보유 지지할 수 있다.
고정 지판(123)은 원통 형상으로 형성되는 제1 고정 부재이다. 고정 지판(123)은 외주부의 3군데에 팔로워(1231)를 구비한다. 고정 지판(123)의 중앙 개구부에, 가동 경통(122)이 배치되어 있다. 이에 의해, 가동 경통(122)의 가동량을 제한할 수 있다.
또한, 고정 지판(123)은 제1 자석(1251)의 착자면과 대향하는 지점에 있어서, 제1 코일(1252) 및 제1 요크(1253)를 보유 지지한다. 또한, 고정 지판(123)은 제2 자석(1261)의 착자면과 대향하는 지점에 있어서, 제2 코일(1262) 및 제2 요크(1263)를 보유 지지한다. 또한, 고정 지판(123)은 전동 볼 수용부를 3개 구비하고, 가동 경통(122)을 전동 볼(124)을 개재하여, 광축과 직교하는 면 내를 이동 가능하게 지지한다. 또한, 고정 지판(123)은 스프링 걸이부를 3개 구비한다. 이에 의해, 가압 스프링(127)의 일단부를 보유 지지한다.
제1 전자 구동부(207)는, 이 예에서는 공지된 보이스 코일 모터이다. 고정 지판(123)에 설치된 제1 코일(1252)에 전류를 흘림으로써, 가동 경통(122)에 고정된 제1 자석(1251)과의 사이에 로렌츠 힘을 발생시켜, 가동 경통(122)을 구동할 수 있다. 제2 전자 구동부(208)는 제1 전자 구동부(207)와 마찬가지의 보이스 코일 모터를 90° 회전시켜서 배치한 것이므로, 상세한 설명은 생략한다.
가압 스프링(127)은 변형량에 비례하는 가압력을 발생하는 인장 스프링이다. 가압 스프링(127)은 일단부를 가동 경통(122)에 고정하고, 타단부를 고정 지판(123)에 고정하여, 그 사이에 가압력을 발생시킨다. 이 가압력에 의해, 전동 볼(124)이 끼움 지지되고, 전동 볼(124)은 고정 지판(123)과 가동 경통(122)의 접촉 상태를 유지할 수 있다.
위치 센서(209) 및 위치 센서(210)는 제1 자석(1251) 및 제2 자석(1261)의 자속을 판독하는 홀 소자를 이용한 2개의 자기 센서이고, 그 출력 변화로부터, 가동 경통(122)의 평면 내의 이동을 검출할 수 있다.
센서 홀더(129)는 개략 원반 위에 구성되고, 고정 지판(123)에 고정된다. 2개의 위치 센서(128)를 제1 자석(1251) 및 제2 자석(1261)과 대향하는 위치에 보유 지지할 수 있다. 또한, 센서 홀더(129)는 고정 지판(123)과 함께 형성된 내부의 공간에 가동 경통(122)을 수납할 수 있다. 이에 의해, 상 흔들림 보정 장치에 충격력이 가해졌을 때나, 자세 차이가 변화했을 때에도, 내부 부품의 탈락을 방지할 수 있다. 상술한 구성에 의해, 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)는 광축과 직교하는 면 위의 임의의 위치에 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)를 이동시킬 수 있다.
도 4는 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103) 및 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)를 각각 구비하는 상 흔들림 보정 렌즈 구동부의 위치 관계를 도시하는 도면이다. 도 4에서는, 설명을 위해서, 상 흔들림 보정 렌즈 구동부의 일부를 분해·생략해서 도시한다. 가동 경통(132)은 중앙의 개구부에 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)를 보유 지지하는 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)가 구비하는 제2 가동부이다. 고정 지판(133)은 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)를 구비하는 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)가 구비하는 제2 고정 부재이다. 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)를 구비하는 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)는 렌즈의 형상 및 그것을 보유 지지하는 가동 경통(132)의 형상 이외에는, 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)를 구비하는 상 흔들림 보정 렌즈 구동부(104)와 마찬가지의 구성이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 실시 형태의 상 흔들림 보정 장치가 구비하는 피치 방향의 흔들림 신호를 보정하는 기구를 도시하는 도면이다. 제2 상 흔들림 보정 제어부(204), 제2 렌즈 위치 제어부(206), 제4 렌즈 위치 제어부(212), 제2 드라이브부(208), 제4 드라이브부(215)에 의해 실현되는 요우 방향의 흔들림 신호를 보정하는 기구에 대해서는, 도 4에 도시하는 기구와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
도 5에 있어서, 제1 진동 센서(201)는 촬상 장치에 가해지는 흔들림 정보 신호(각속도 신호)를 검출한다. 제1 상 흔들림 보정 제어부(203)는 LPF(저역 통과 필터)(503), 팬 판정부(502), 제1 구동 리미트(505)를 구비한다. 제1 진동 센서(201)가 검출한 상 흔들림 신호는, 필터 안정까지의 시상수가 변경 가능한 LPF(503)에 의해 적분 처리되고, 저주파 성분만 추출된 흔들림 각도 신호가 생성된다. 필터 안정까지의 시상수가 변경 가능하다는 것은, 예를 들어 필터의 계수를 변경함으로써 컷오프 주파수를 변경 가능한 것, 또는 필터의 연산 내의 연산 결과(중간값)를 유지하는 버퍼를 임의의 타이밍에 자유롭게 재기입할 수 있는 것을 의미한다.
팬 판정부(502)는 촬상 장치의 팬 동작을 판정하고, LPF(503)의 필터 안정까지의 시상수 변경 처리를 행한다. 구체적으로는, 팬 판정부(502)는 제1 진동 센서(201)가 검출한 흔들림 신호가 규정값 이상이 되었을 경우에, 팬 동작이 되었다고 판정한다. 팬 판정부(502)가 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 현재 위치, 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)의 현재 위치가 규정값 이상이 되었을 경우에, 팬 동작이 되었다고 판정해도 좋다. 또한, 팬 판정부(502)가 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 목표 위치, 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)의 목표 위치가 규정값 이상이 되었을 경우에, 팬 동작이 되었다고 판정해도 좋다. 이에 의해, 큰 흔들림이 촬상 장치에 가해졌을 경우에, 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103), 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)가 가동 범위 이상으로 구동되어버리는 것을 방지하고, 팬 동작 직후의 복귀 흔들림에 의해 촬영 화상이 불안정해지는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이 생성된 손 떨림 각도 신호의 저주파 성분으로부터 생성된 제1 상 흔들림 보정 렌즈 목표 위치가, 제1 구동 리미트(505)로 구동량이 제한된 후에, 제1 렌즈 위치 제어부(205)에 입력된다. 또한, 제1 상 흔들림 보정 렌즈 목표 위치와 제1 위치 검출 신호 증폭기(507)에 의해 증폭된 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 위치 정보를 감산한 신호는, 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)의 목표 위치로서 유지된다.
제1 홀 소자(209)로 검출된 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 위치 정보가, 제1 위치 검출 신호 증폭기(507)에 의해 소정의 크기로 증폭된 후에 제1 구동 리미트(505)로부터 출력된 렌즈 목표 위치와 비교된다. 그리고, 제1 드라이브부(207)를 통하여, 위치 피드백 제어에 의해 상 흔들림 보정 동작이 실행된다.
또한, 제3 홀 소자(216)로 검출된 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)의 위치 정보가, 제3 위치 검출 신호 증폭기(508)에 의해 소정의 크기로 증폭된 후에 유지되어 있는 제2 상 흔들림 보정 렌즈 목표 위치와 비교된다. 그리고, 제3 드라이브부(214)를 통해서 위치 피드백 제어에 의해 상 흔들림 보정 동작이 실행된다.
이와 같이, 제1 상 흔들림 보정 렌즈의 목표 위치와 제1 위치 검출 신호 증폭기(507)의 감산 결과는, 제1 상 흔들림 보정 렌즈에 의한 상 흔들림 보정 나머지를 의미한다. 이 상 흔들림 보정 나머지 분을 제2 상 흔들림 보정 렌즈의 구동에 의해 제거하기 위해서 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)의 목표 위치를 정한다. 제1 상 흔들림 보정 렌즈에서 보정 나머지가 발생하는 요인으로는, 제1 상 흔들림 보정 렌즈의 구동 특성(마찰 영향, 자세 등의 외란 영향)이나, 제1 렌즈 위치 제어부의 응답성, 제어 대역 등이 영향을 미친다고 생각된다.
제1 렌즈 위치 제어부(205) 및 제3 렌즈 위치 제어부(211)에 대해서는, 임의의 제어 연산기를 사용해도 좋다. 이 예에서는, 제1 렌즈 위치 제어부(205) 및 제3 렌즈 위치 제어부(211)로서 PID 제어기를 사용한다.
도 6은 본 실시 형태의 촬상 장치에 의한 상 흔들림 보정 렌즈의 목표 위치 산출 처리를 설명하는 흐름도이다. 상 흔들림 보정 제어 연산은, 일정 주기 간격으로 실행된다. 먼저, 처리가 개시되면(스텝 S101), 제1 진동 센서(201)가 상 흔들림 신호를 취득한다(스텝 S102).
이어서, 팬 판정부(502)는 촬상 장치가 팬 동작(패닝)중인지 여부를 판정한다(스텝 S105). 촬상 장치가 패닝중이라고 판정된 경우에는, LPF(503)의 연산이 안정될 때까지의 시상수를 짧게 하는 연산 처리가 행해진다(스텝 S201). 패닝중이 아니라고 판정된 경우에는, 시상수 변경의 처리는 행하지 않고, 처리가 스텝 S108로 진행된다.
스텝 S108에 있어서, LPF(503)가 취득한 출력값을 적분하고, 각속도 정보로부터 각도 정보로 변환한다(스텝 S108).
이어서, 제1 구동 리미트(505)가 LPF(503)의 출력값을 소정의 크기로 제한한다(스텝 S109).
그리고, 스텝 S109에 있어서, LPF(503)의 출력값은, 제1 구동 리미트(505)로 소정의 크기로 제한된 후에, 제1 렌즈 위치 제어부(205)에 입력된다(스텝 S116). 이에 의해, 제1 상 흔들림 보정 렌즈가 구동된다.
이어서, 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 현재 위치를 제1 위치 검출 증폭기(507)로부터 취득한다(스텝 S117). 그리고, 스텝 S109에서 산출한 제1 상 흔들림 보정 렌즈 목표 위치로부터 스텝 S117에서 취득한 현재 위치를 감산하고, 제2 상 흔들림 보정 렌즈 목표 위치로서 보존한다(스텝 S118).
이어서, 스텝 S118에서 보존한 제2 렌즈 목표 위치가 제3 렌즈 위치 제어부(211)에 입력된다(스텝 S119). 이에 의해, 제2 상 흔들림 보정 렌즈가 구동된다. 이와 같이, 촬상 장치에 가해지는 상 흔들림 신호에 대하여 제1 및 제2 상 흔들림 보정 렌즈를 구동함으로써, 촬상 장치에 가해지는 상 흔들림의 영향이 제거된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 및 제2 상 흔들림 보정 렌즈의 각각의 구동 스트로크에 대한 상 흔들림 보정 각도의 관계가 동일하다고 하여, 제1 상 흔들림 보정 렌즈에 의한 목표 위치와 현재 위치의 감산값을 제2 상 흔들림 보정 렌즈의 목표 위치로서 그대로 입력하고 있다. 그러나, 제1 상 흔들림 보정 렌즈와 제2 상 흔들림 보정 렌즈의 구동 스트로크에 대한 보정 각도가 상이한 경우, 제1 상 흔들림 보정 렌즈의 목표 위치와 현재 위치의 감산값에, 제2 상 흔들림 보정 렌즈의 구동 스트로크에 대한 상 흔들림 보정 각도를 고려한 계수를 적산한다. 이 경우, 제2 렌즈 목표 위치로서 제3 렌즈 위치 제어부에 입력할 필요가 있다.
(현재 위치 검출 수단의 구성)
여기서, 본 실시 형태의 제1 및 제2 상 흔들림 보정 수단의 현재 위치를 검출하는 현재 위치 검출 수단의 위치 검출 정밀도의 관계에 대해서 도 10의 (A) 및 도 10의 (B)를 사용해서 설명한다. 도 10의 (A) 및 도 10의 (B)는, 상 흔들림 보정 렌즈의 위치 검출 수단으로서 공지된 홀 소자를 사용한 경우의, 상 흔들림 보정 렌즈의 구동 스트로크와, 홀 소자 출력의 관계를 도시한 도면이다. 홀 소자는 원리상, 자속 밀도에 비례한 출력을 얻을 수 있기 때문에, 상술한 바와 같이, 홀 소자와 상 흔들림 보정 렌즈에 설치된 자석에 의한 자장의 강도에 따른 전압을 갖는 신호를, 위치 정보로서 출력한다.
종래, 도 10의 (A)에 도시한 바와 같이, 상 흔들림 보정 렌즈의 구동 방향 1축에 대하여 홀 소자를 하나 사용해서 위치를 검출하고 있다. 이 경우, 자석의 소형화 등이 진행되면 자속 검출 영역이 좁아지기 때문에, 구동 스트로크에 대하여 홀 소자가 리니어하게 검출할 수 있는 위치 검출 범위가 좁아져, 구동 스트로크가 큰 영역에서 정확하게 위치를 검출할 수 없는 영역이 존재한다. 그로 인해, 흔들림 보정 각도가 큰 영역(구동 스트로크가 큰 영역)에서의, 상 흔들림 보정 렌즈의 위치를 정확하게 검출할 수 없고, 상 흔들림 보정 성능이 저하되어버릴 우려가 있다.
따라서, 도 10의 (B)에 도시한 바와 같이, 공지된 구동 방향에 대하여 홀 소자를 비켜놓아 2개 배치하는 방법이 사용되고 있다. 이 방법에서는, 2개의 홀 소자의 출력이 대상이 되는 것을 이용하여, 2개의 홀 신호 출력의 차이를 위치 검출 신호로 함으로써, 구동 스트로크에 대하여 리니어하게 위치를 검출할 수 있는 범위를 넓게 할 수 있다.
그러나, 위치 검출하기 위해서는, 구동 방향 1축에 대하여 2개의 홀 소자를 사용한다. 2개의 상 흔들림 보정 수단에 대하여 각 구동축 2축 모두의 현재 위치 검출의 정밀도를 높이려고 하면, 도 10의 (A)의 방식에서는, 홀 소자가 4개(2렌즈×2구동축)이고, 도 10의 (B) 방식에서는, 홀 소자가 8개(2렌즈×2구동축×2개)이다. 따라서, 개수가 증가함에 따라, 비용이 대폭 증가될 우려가 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 제1 상 흔들림 보정 렌즈의 구동 스트로크를 크게 설정하고, 보정 각도를 넓게 한다. 이에 의해, 큰 상 흔들림에 대해서도 고정밀도로 보정할 수 있도록, 제1 상 흔들림 보정 렌즈의 현재 위치 검출 수단은, 도 10의 (B)의 홀 소자를 2개 사용한 위치 검출 정밀도가 높은 구성으로 한다.
한편, 제2 상 흔들림 보정 렌즈는, 제1 상 흔들림 보정 렌즈의 상 흔들림 보정 나머지만을 보정하도록 제어하기 때문에, 제2 상 흔들림 보정 렌즈의 구동 스트로크는, 제1 상 흔들림 보정 렌즈의 구동 스트로크에 비하여 작다. 이로 인해, 제2 상 흔들림 보정 렌즈의 현재 위치 검출 수단은, 도 10의 (A)의 홀 소자를 하나 사용한 검출 정밀도가 낮은 구성으로 할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에서 필요한 위치 검출을 위한 홀 소자는 6개가 된다(제1 상 흔들림 보정 수단: 2구동축×2개 + 제2 상 흔들림 보정 수단: 2구동축×1개). 이상과 같이, 제1 및 제2 상 흔들림 보정 렌즈의 역할을 나누어, 구동 스트로크의 배분을 설정함으로써, 상 흔들림 보정 렌즈의 위치 검출을 위한 센서에 드는 비용의 증가를 저감할 수 있다.
또한, 제2 상 흔들림 보정 렌즈는, 제1 상 흔들림 보정 렌즈에 비하여 구동 스트로크가 작기 때문에, 보정 장치의 대형화도 피할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 위치 검출 정밀도가 높은 방식으로서, 홀 소자를 2개 사용하는 방식을 설명하고 있지만, 광학 인코더 등의 별도의 센서를 사용해도 좋다.
여기서, 본 실시 형태의 상 흔들림 보정 장치가 구비하는 제1 상 흔들림 보정 수단 및 제2 상 흔들림 보정 수단 구동 조건에 대해서, 도 9를 참조하여 설명한다. 이 예에서는, 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)가 제1 상 흔들림 보정 수단으로서 기능한다. 또한, 제1 상 흔들림 보정 렌즈(113)가 제2 보정 수단으로서 기능한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 상 흔들림 보정 수단이 틸트 렌즈이고, 제2 상 흔들림 보정 수단이 시프트 렌즈인 것으로 하고 있지만, 이 구성에 한정되지 않고, 반대의 구성이어도 좋다.
(상 흔들림 보정 목표 위치)
제1 및 제2 상 흔들림 보정 수단의 상 흔들림 보정 목표 위치의 결정 방법은, 상 흔들림 신호에 따라, 먼저 제1 상 흔들림 보정 수단을 구동함으로써 상 흔들림 보정을 행한다. 이어서, 제1 상 흔들림 보정 수단의 목표 위치와 현재 위치의 감산값으로부터 산출되는 제1 상 흔들림 보정 수단의 상 흔들림 보정 나머지를 제2 상 흔들림 보정 수단의 상 흔들림 보정 목표 위치로 한다.
(상 흔들림 보정의 보정 각도)
제1 상 흔들림 보정 수단의 상 흔들림 보정 각도는, 제2 상 흔들림 보정 수단의 상 흔들림 보정 각도에 비하여 넓게 설정한다. 이것은, 제1 상 흔들림 보정 수단에 의해 큰 상 흔들림 성분을 제거한 후에, 제1 상 흔들림 보정 수단으로 다 보정하지 못한 보정 나머지 분을 제2 상 흔들림 보정 수단의 목표 위치로 하기 위해서이다. 또한, 일반적으로 제1 상 흔들림 보정 수단의 목표 위치에 비하여, 제2 상 흔들림 보정 수단의 목표 위치가 작아지기 때문이다. 이와 같이, 상 흔들림 보정의 방법을, 큰 구동 스트로크로 주로 보정하는 보정 수단과, 보조적으로 작은 스트로크로 보정 나머지만 제거하는 보정 수단으로 역할 분담함으로써, 제1 상 흔들림 보정 수단에 비하여, 제2 상 흔들림 보정 수단의 메카니즘 구성을 작게 할 수 있다.
(렌즈 구동에 의한 광학 성능 열화)
일반적으로, 상 흔들림 보정 수단의 구동량이 커지면, 주변 광량, 해상도, 수차 등이 열화되는 경향이 있다. 그로 인해, 상 흔들림 보정을 위해 구동량이 커지기 쉬운 제1 상 흔들림 보정 수단에 대해서는, 제2 상 흔들림 보정 수단에 비하여, 렌즈 구동에 의한 광학 성능을 열화되기 어려운 구성으로 설정한다.
(상 흔들림 보정 렌즈의 구동 방식)
상 흔들림 보정 렌즈의 구동 방식은, 공지인 광축에 대하여 틸트하는 방식의 구동 방법 쪽이, 광축에 직교하는 면에 시프트하는 방식에 비하여, 광학 성능의 열화가 작다. 따라서, 제1 보정 수단이 구비하는 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)는 틸트 방향으로 구동하는 방식으로 하고, 제2 보정 수단이 구비하는 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)는 시프트 구동하는 방식으로 한다.
(렌즈 배치 위치)
일반적으로, 피사체측에 배치된 렌즈 쪽이, 상 흔들림 보정 수단의 구동량에 대하여 상 흔들림 보정 각도가 크고 광학 성능의 열화가 작다. 그로 인해, 본 실시 형태에서는, 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)는 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)보다도 피사체측에 가까운 쪽으로 배치한다.
(위치 검출 신호 증폭률)
홀 소자가 출력하는 신호(홀 소자 신호)는 상 흔들림 보정 렌즈의 위치 검출 신호이다. 상 흔들림 보정 수단의 위치를 검출하기 위한 홀 소자 신호를 소정의 배율로 증폭하는 위치 검출 신호 증폭기의 증폭률은, 제1 상 흔들림 보정 수단의 증폭률을 제2 상 흔들림 보정 수단의 증폭률에 비하여 작게 설정한다. 이것은, 위치 검출 신호 증폭기의 홀 신호 증폭률이 큰 쪽이, 위치 검출에 대한 분해능은 향상되지만 증폭 후의 전기 신호를 디지털적으로 AD 컨버터 등으로 취득하는 경우에는, 한정된 전압 레인지 내에서 다이내믹 레인지가 넓게 취해지지 않는 경우가 많다. 분해능과 다이내믹 레인지 양쪽을 성립시키기 위해서, 크게 구동할 가능성이 높고, 다이내믹 레인지의 제1 상 흔들림 보정 수단의 위치 검출 증폭률은, 작게 설정한다. 또한, 제1 상 흔들림 보정 렌즈의 보정 나머지만을 보정한다. 구동 스트로크는 작지만, 미세한 흔들림이 많은 제2 상 흔들림 보정 수단의 위치 검출 증폭률은 크게 설정함으로써 위치 검출의 분해능을 높게 한다. 구체적으로는, 제1 신호 증폭 수단인 제1 위치 검출 신호 증폭기(507)에 의한 신호 증폭률을, 제2 신호 증폭 수단인 제3 위치 검출 신호 증폭기(508)에 의한 신호 증폭률보다도 작게 한다.
(귀환 제어 수단 주파수 대역)
제1 상 흔들림 보정 수단으로 다 보정하지 못한 보정 나머지 성분은, 주로 저주파로 큰 진폭의 큰 성분은 제거되고 있다. 또한, 외란 영향 등으로 발생하는 보정 나머지 성분은, 일반적으로 고주파 성분이 크다. 그로 인해, 제1 상 흔들림 보정 수단의 상 흔들림 보정 나머지를 보정하는 제2 상 흔들림 보정 수단의 귀환 제어 수단(제2 피드백 제어 수단)의 주파수 대역은, 제1 상 흔들림 보정 수단의 귀환 제어 수단(제1 피드백 제어 수단)의 주파수 대역에 비하여 높게 설정한다.
(렌즈 구동 스트로크에 대한 상 흔들림 보정 각도)
상 흔들림 보정 렌즈의 광학 특성상, 동일한 구동 스트로크에 대하여 얻어지는 상 흔들림 보정 각도는 상이하다. 보다 큰 상 흔들림 보정 각도가 필요한 제1 상 흔들림 보정 수단은, 제2 상 흔들림 보정 수단에 비하여, 구동 스트로크에 대하여 얻어지는 상 흔들림 보정 각도가 큰 렌즈를 사용한다.
이상과 같이 설정함으로써, 본 실시 형태에 따르면, 큰 구동 스트로크가 필요한 제1 상 흔들림 보정 수단의 메카니즘 구성을 가능한 한 작게 할 수 있고, 장치를 대형화하지 않고도 흔들림 보정 효과가 높은, 상 흔들림 보정 장치를 제공할 수 있다.
(제2 실시 형태)
본 실시 형태에서는, 제1 및 제3 상 흔들림 보정 렌즈의 구동 조건 등, 상 흔들림 보정 제어부(203)의 구성 이외에는, 제1 실시 형태와 같은 구성이기 때문에, 그 설명을 생략한다. 도 7은 제1 상 흔들림 보정 제어부(203), 제1 렌즈 위치 제어부(205) 및 제3 렌즈 위치 제어부(211)의 내부 구성을 도시하는 블록도이다. 또한, 제2 상 흔들림 보정 제어부(204), 제2 렌즈 위치 제어부(206) 및 제4 렌즈 위치 제어부(212)도 도 7에 도시하는 내부 구성을 갖고 있기 때문에, 그 설명을 생략한다.
도 7에 있어서, 제1 진동 센서(201)는 촬상 장치에 가해지는 흔들림 신호(각속도 신호)를 검출한다. 저역 통과 필터(LPF)(501)는, 제1 진동 센서(201)가 검출한 흔들림 신호로부터, 저주파 성분을 추출한다. LPF(501)에 의해 추출된 저주파의 흔들림 신호는, 필터 안정까지의 시상수가 변경 가능한 LPF(503)에 의해 적분 처리되어, 저주파 성분만 추출된 흔들림 각도 신호가 생성된다.
또한, 필터 안정까지의 시상수가 변경 가능하다는 것은, 예를 들어 필터의 계수를 변경함으로써 컷오프 주파수를 변경 가능한 것, 또는 필터의 연산 내의 연산 결과(중간값)를 유지하는 버퍼를 임의의 타이밍에 자유롭게 재기입하는 것을 의미한다.
팬 판정부(502)가 팬 동작이라고 판정한 경우, LPF(503 및 504)의 필터 안정까지의 시상수 변경 처리를 행한다. 팬 판정부(502)는, 예를 들어 촬상 장치가 팬, 틸트 동작이나 크게 흔들렸을 때의 각 진동 센서가 검출한 흔들림 신호, 각 상 흔들림 보정 렌즈의 현재 위치, 또는 각 상 흔들림 보정 렌즈 목표 위치 정보가 미리 결정된 소정 값보다 커졌을 때 팬 동작이라고 판정한다. 또한, 팬 판정부(502)는, 예를 들어 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103) 또는 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)의 위치가 렌즈 중심 위치로부터 크게 이격되었을 때의 팬 동작이라고 판정한다.
이 처리에 의해 큰 흔들림이 촬상 장치에 가해졌을 경우에, 상 흔들림 보정 렌즈가 가동 범위 이상으로 구동되어버리는 것을 방지하고, 또한 팬 동작 직후의 복귀 흔들림에 의해 촬영 화상이 불안정해지는 것을 방지한다.
한편, 진동 센서(201)로 검출된 흔들림 신호로부터 LPF(501)로 추출된 저주파 성분을 감산함으로써, 흔들림 신호로부터 고주파 성분을 추출한다. LPF(504)는, 추출된 고주파 성분을 적분 처리하기 위한 저역 통과 필터이고, 흔들림 신호의 고주파 성분을 적분함으로써, 각속도 정보로부터 각도 정보로 변환하고, 고주파 성분만 추출된 흔들림 각도 신호가 생성된다. 또한, LPF(503) 및 LPF(504)의 계수를 변경함으로써 필터의 출력을 임의의 배율로 출력하는 것이 가능하다.
이렇게 생성된 저주파 및 고주파의 흔들림 각도 신호는, 각각 제1 렌즈 위치 제어부(205), 제3 렌즈 위치 제어부(211)에 입력된다. 구체적으로는, 저주파 성분으로부터 생성된 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 목표 위치는, 제1 구동 리미트(505)로 구동량이 제한된 후, 제1 렌즈 위치 제어부(205)에 입력된다. 또는, 고주파 성분으로부터 생성된 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)의 목표 위치는, 제3 구동 리미트(506)로 구동량이 제한된 후, 제3 렌즈 위치 제어부(211)에 입력된다.
제1 홀 소자(209)로 검출된 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 위치 정보는, 제1 위치 검출 신호 증폭기(507)에 의해 소정의 크기로 증폭된다. 그 후, 제1 구동 리미트(505)로부터 출력된 렌즈 목표 위치와 비교되고, 제1 드라이브부(207)를 통해서 위치 피드백 제어에 의해 상 흔들림 보정 동작이 실행된다. 또한, 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)의 위치를 검출하는 제3 홀 소자(216)로 검출된 위치 정보는, 제3 위치 검출 신호 증폭기(508)에 의해 소정의 크기로 증폭된다. 그 후, 제3 구동 리미트(506)로부터 출력된 렌즈 목표 위치와 비교되고, 제3 드라이브부(214)를 통해서 위치 피드백 제어에 의해 상 흔들림 보정 동작이 실행된다. 또한, 제1 렌즈 위치 제어부(205) 및 제3 렌즈 위치 제어부(211)의 구성은, 예를 들어 PID 제어를 사용하지만, 어떤 제어 연산기를 사용해도 좋다.
이상과 같이 구성된 촬상 장치에 있어서 행해지는 상 흔들림 보정 렌즈 제어 방법에 대해서 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 실시 형태의 촬상 장치에 의한 상 흔들림 보정 렌즈 목표 위치 산출 처리를 설명하는 흐름도이다. 이 처리는, 일정 주기 간격으로 실행된다. 먼저, 처리가 개시되면(스텝 S101), 제1 진동 센서(201)가 손 떨림 신호를 취득한다(스텝 S102). 계속해서, LPF(501)가, 손 떨림 신호의 주파수 대역을 분할하는 연산을 행하고(스텝 S103), LPF(501)의 연산 결과가 손 떨림 신호의 저주파 성분으로서 메모리에 보존된다(스텝 S104).
이어서, 팬 판정부(502)는 촬상 장치가 팬 동작(패닝)중인지 여부를 판정한다(스텝 S105). 촬상 장치가 패닝중이라고 판정된 경우에는, LPF(503, 504)의 연산이 안정될 때까지의 시상수를 짧게 하는 처리가 행해진다(스텝 S106). 한편, 패닝중이 아니라고 판정된 경우에는, 시상수 변경의 처리는 행하지 않고, 처리가 스텝 S107로 진행된다.
스텝 S107에 있어서, LPF(503)가 스텝 S104에서 메모리에 보존된 LPF(501)의 출력값을 취득한다(스텝 S107). 그리고, LPF(503)가 취득한 출력값을 적분하고, 각속도 정보로부터 각도 정보로 변환한다(스텝 S108).
이어서, 제1 구동 리미트(505)가 LPF(503)의 출력값을 소정의 크기로 제한한다(스텝 S109). 그리고, 제1 구동 리미트(505)가 LPF(503)의 출력값을 제1 렌즈 위치 제어부(205)에 입력한다(스텝 S110). 이에 의해, 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)가 구동된다.
이어서, 스텝 S102에서 취득된 손 떨림 신호로부터 스텝 S104에서 보존된 LPF(501)의 출력값을 감산해서(스텝 S111), 손 떨림 신호의 고주파수 성분이 추출된다. 이와 같이 하여, 손 떨림 신호가 LPF(501)에서 설정한 컷오프 주파수로 저주파 성분과 고주파 성분으로 분할된다.
LPF(504)가, 추출된 손 떨림 신호의 고주파 성분을 적분함으로써 각속도 신호로부터 각도 신호로 변환한다(스텝 S112). 그리고, 제3 구동 리미트(506)가 LFP(504)의 출력값을 소정의 크기로 제한하고(스텝 S113), 제3 렌즈 위치 제어부(211)에 입력한다(스텝 S114). 이에 의해, 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)가 구동되고, 처리가 종료된다(스텝 S115). 이와 같이, 손 떨림 신호의 저주파 및 고주파 신호에 대하여 상 흔들림 보정 렌즈가 구동됨으로써, 촬상 장치에 가해지는 손 떨림의 영향이 제거된다.
(현재 위치 검출 수단의 구성)
본 실시 형태에 따른 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103) 및 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)의 현재 위치를 검출하는 현재 위치 검출 수단의 위치 검출 정밀도의 관계에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에 그 상세 내용을 생략한다. 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)는 손 떨림 신호 중 저주파 성분만을 추출하고, 이것을 보정하기 위해서 구동되기 때문에, 구동 스트로크가 커지는 경향이 있다. 보정 각도를 넓게 함으로써 큰 손 떨림에 대해서도 고정밀도로 보정할 수 있도록, 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 현재 위치 검출 수단은, 도 10의 (B)의 홀 소자를 2개 사용한 위치 검출 정밀도가 높은 구성으로 한다.
한편, 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)는 손 떨림 신호 중 고주파 성분만을 추출하고, 이것을 보정하기 위해서 구동되기 때문에, 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103)의 상 흔들림 보정량에 비하여 작은 보정량이 되고, 구동 스트로크가 작아진다. 그로 인해, 제2 상 흔들림 보정 렌즈의 현재 위치 검출 수단은, 도 10의 (A)의 홀 소자를 하나 사용한 검출 정밀도가 낮은 구성으로 할 수 있다. 이상과 같이, 제1 상 흔들림 보정 렌즈(103) 및 제2 상 흔들림 보정 렌즈(113)의 손 떨림을 보정하는 주파수 대역을 나누고, 구동 스트로크의 배분을 설정함으로써 제1 실시 형태와 마찬가지 효과를 얻을 수 있다.
이상에 의해, 본 실시 형태에 있어서도, 촬영자의 손 떨림 특성의 차이나 촬영 상황의 차이에 의한 상 흔들림 보정 성능의 저하를 방지하는 상 흔들림 보정 장치를 제공할 수 있다.
<다른 실시예>
본 발명의 실시예는, 본 발명의 하나 이상의 상기 실시예의 기능을 수행하기 위해 저장 매체(예를 들면, 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체)에 기록된 컴퓨터 실행 가능 명령을 판독하고 실행하는 컴퓨터 시스템 또는 장치 및, 예를 들어 하나 이상의 상기 실시예의 기능을 수행하기 위해 저장 매체로부터 컴퓨터 실행 가능 명령들을 판독하고 실행함으로써 컴퓨터 시스템 또는 장치에 의해 수행되는 방법에 의해 실현될 수 있다.
컴퓨터는 하나 혹은 그 이상의 중앙 처리 장치 (CPU), 마이크로 처리 유닛 (MPU), 또는 다른 회로들을 포함할 수 있고, 별개의 컴퓨터들 또는 별개의 컴퓨터 프로세서들의 네트워크를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행 가능 명령은, 예를 들어 네트워크 또는 기억 매체로부터 컴퓨터에 제공될 수 있다. 기억 매체로는, 예를 들어 하나 혹은 그 이상의 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 분산형 컴퓨팅 시스템의 저장 장치, 광 디스크(콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD), 또는 블루 레이 디스크 (BD)TM 등), 플래시 메모리 장치, 메모리 카드 등을 포함한다.
이제까지 본 발명을 예시적인 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하 특허청구범위의 범주는 이러한 모든 변형 및 균등한 구조 및 기능들을 아우르게 넓게 해석되어야 한다.
본 출원은, 2013년 11월 27일에 출원된 일본 특허 출원 제 2013-244531호를 우선권으로서 주장하며, 그 전체가 본원에 참고로서 인용된다.

Claims (13)

  1. 촬상 장치이며,
    상기 촬상 장치의 흔들림을 검출하도록 구성된 흔들림 검출 유닛과,
    광축과 상이한 방향으로 이동하여 상 흔들림을 광학적으로 보정하도록 구성된 제1 광학 보정 유닛 및 제2 광학 보정 유닛과,
    상기 제1 광학 보정 유닛의 위치를 검출하고, 제1 위치 검출 신호를 출력하도록 구성된 제1 위치 검출 유닛과,
    상기 제2 광학 보정 유닛의 위치를 검출하고, 제2 위치 검출 신호를 출력하도록 구성된 제2 위치 검출 유닛과,
    상기 제1 광학 보정 유닛을 상기 흔들림 검출 유닛으로부터 출력되는 흔들림 신호와 상기 제1 위치 검출 신호에 기초하여 제어하고, 상기 제2 광학 보정 유닛을 상기 흔들림 검출 유닛으로부터 출력되는 흔들림 신호와 상기 제2 위치 검출 신호에 기초하여 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하고,
    상기 제1 위치 검출 유닛은 상기 제1 광학 보정 유닛의 위치를 제1 방향에서 검출하고, 상기 제2 위치 검출 유닛은 상기 제2 광학 보정 유닛의 위치를 상기 제1 방향에서 검출하며,
    상기 제1 위치 검출 유닛의 위치 검출 범위는 상기 제2 위치 검출 유닛의 위치 검출 범위와 상이한, 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위치 검출 유닛의 위치 검출 범위는 상기 제2 위치 검출 유닛의 위치 검출 범위보다 넓은, 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 광학 보정 유닛을 제어하는 흔들림 신호인 제2 흔들림 신호는, 상기 제1 광학 보정 유닛을 제어하는 흔들림 신호인 제1 흔들림 신호로부터 상기 제1 위치 검출 신호를 감산하여 산출된 보정 신호인, 촬상 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광학 보정 유닛을 제어하는 흔들림 신호인 제1 흔들림 신호는, 상기 흔들림 검출 유닛으로부터 출력되는 흔들림 신호로부터 추출된 저주파 성분의 신호이고, 상기 제2 광학 보정 유닛을 제어하는 흔들림 신호인 제2 흔들림 신호는, 상기 흔들림 검출 유닛으로부터 출력되는 흔들림 신호로부터 추출된 고주파 성분의 신호인, 촬상 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광학 보정 유닛의 상 흔들림 보정 각도는 상기 제2 광학 보정 유닛의 상 흔들림 보정 각도보다 넓은, 촬상 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광학 보정 유닛은, 상기 제2 광학 보정 유닛보다, 광학 성능의 열화가 작은 광학 소자인, 촬상 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광학 보정 유닛의 구동 방식은, 상기 제1 광학 보정 유닛을 상기 촬상 장치의 촬상 광학계의 광축에 대하여 틸트하는 구동 방식이고,
    상기 제2 광학 보정 유닛의 구동 방식은, 상기 제2 광학 보정 유닛을 상기 광축에 직교하는 방향으로 시프트하는 구동 방식인, 촬상 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광학 보정 유닛은, 상기 제2 광학 보정 유닛에 비하여, 상기 광축 방향에 있어서 피사체에 가깝게 배치되는, 촬상 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광학 보정 유닛의 위치 검출의 분해능은 상기 제2 광학 보정 유닛의 위치 검출의 분해능보다 낮은, 촬상 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광학 보정 유닛의 현재 위치를 피드백 제어하도록 구성된 제1 피드백 제어 유닛과,
    상기 제2 광학 보정 유닛의 현재 위치를 피드백 제어하도록 구성된 제2 피드백 제어 유닛을 더 포함하고,
    상기 제2 피드백 제어 유닛의 주파수 대역은 상기 제1 피드백 제어 유닛의 주파수 대역보다 넓은, 촬상 장치.
  11. 촬상 장치이며,
    상기 촬상 장치의 흔들림을 검출하도록 구성된 흔들림 검출 유닛과,
    광축과 상이한 방향으로 이동하여 상 흔들림을 광학적으로 보정하도록 구성된 제1 광학 보정 유닛 및 제2 광학 보정 유닛과,
    상기 제1 광학 보정 유닛의 위치를 검출하고, 제1 위치 검출 신호를 출력하도록 구성된 제1 위치 검출 유닛과,
    상기 제2 광학 보정 유닛의 위치를 검출하고, 제2 위치 검출 신호를 출력하도록 구성된 제2 위치 검출 유닛과,
    상기 제1 광학 보정 유닛을 상기 흔들림 검출 유닛으로부터 출력되는 흔들림 신호와 상기 제1 위치 검출 신호에 기초하여 제어하고, 상기 제2 광학 보정 유닛을 상기 흔들림 검출 유닛으로부터 출력되는 흔들림 신호와 상기 제2 위치 검출 신호에 기초하여 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하고,
    상기 제1 위치 검출 유닛은 상기 제1 광학 보정 유닛의 위치를 제1 방향에서 검출하고, 상기 제2 위치 검출 유닛은 상기 제2 광학 보정 유닛의 위치를 상기 제1 방향에서 검출하며,
    상기 제1 위치 검출 유닛의 위치 검출의 분해능은 상기 제2 위치 검출 유닛의 위치 검출의 분해능과 상이한, 촬상 장치.
  12. 흔들림 검출 유닛에 의해 촬상 장치의 흔들림을 검출하는 단계와,
    제1 광학 보정 유닛 및 제2 광학 보정 유닛에 의해, 상 흔들림을 광축과 상이한 방향으로 이동시켜 상 흔들림을 광학적으로 보정하는 단계와,
    제1 위치 검출 유닛에 의해, 상기 제1 광학 보정 유닛의 위치를 검출하고, 제1 위치 검출 신호를 출력하는 단계와,
    제2 위치 검출 유닛에 의해, 상기 제2 광학 보정 유닛의 위치를 검출하고, 제2 위치 검출 신호를 출력하는 단계와,
    상기 제1 광학 보정 유닛을 상기 흔들림 검출 유닛으로부터 출력되는 흔들림 신호와 상기 제1 위치 검출 신호에 기초하여 제어하는 단계와,
    상기 제2 광학 보정 유닛을 상기 흔들림 검출 유닛으로부터 출력되는 흔들림 신호와 상기 제2 위치 검출 신호에 기초하여 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 위치 검출 유닛은 상기 제1 광학 보정 유닛의 위치를 제1 방향에서 검출하고, 상기 제2 위치 검출 유닛은 상기 제2 광학 보정 유닛의 위치를 상기 제1 방향에서 검출하며,
    상기 제1 위치 검출 유닛의 위치 검출 범위는 상기 제2 위치 검출 유닛의 위치 검출 범위와 상이한, 촬상 방법.
  13. 흔들림 검출 유닛에 의해 촬상 장치의 흔들림을 검출하는 단계와,
    제1 광학 보정 유닛 및 제2 광학 보정 유닛에 의해, 상 흔들림을 광축과 상이한 방향으로 이동시켜 상 흔들림을 광학적으로 보정하는 단계와,
    제1 위치 검출 유닛에 의해, 상기 제1 광학 보정 유닛의 위치를 검출하고, 제1 위치 검출 신호를 출력하는 단계와,
    제2 위치 검출 유닛에 의해, 상기 제2 광학 보정 유닛의 위치를 검출하고, 제2 위치 검출 신호를 출력하는 단계와,
    상기 제1 광학 보정 유닛을 상기 흔들림 검출 유닛으로부터 출력되는 흔들림 신호와 상기 제1 위치 검출 신호에 기초하여 제어하는 단계와,
    상기 제2 광학 보정 유닛을 상기 흔들림 검출 유닛으로부터 출력되는 흔들림 신호와 상기 제2 위치 검출 신호에 기초하여 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 위치 검출 유닛은 상기 제1 광학 보정 유닛의 위치를 제1 방향에서 검출하고, 상기 제2 위치 검출 유닛은 상기 제2 광학 보정 유닛의 위치를 상기 제1 방향에서 검출하며,
    상기 제1 위치 검출 유닛의 위치 검출의 분해능은 상기 제2 위치 검출 유닛의 위치 검출의 분해능과 상이한, 촬상 방법.
KR1020140136523A 2013-11-27 2014-10-10 촬상 장치 및 그 제어 방법 KR101728590B1 (ko)

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