JP4776974B2

JP4776974B2 - 像振れ補正レンズ装置及びその補正方法

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Publication number: JP4776974B2
Application number: JP2005138337A
Authority: JP
Inventors: 卓朗朝野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: JP2006317585A

Description

本発明は、操作角検知機能を有する三脚と、像振れ補正機能を有するズームレンズ部とを備えた像振れ補正レンズ装置及びその補正方法に関するものである。

従来の例えば特許文献１による像振れ補正レンズシステムは、レンズ内に搭載した振動センサにより振動を検出し、検出した振動に応じて光軸を偏心させる像振れ補正レンズ群を制御している。振動センサには、主にアナログ信号を出力する角速度センサが用いられ、振動が加わると角速度センサは振動に応じた角速度を検出する。検出した角速度はハードウェア又はソフトウェア上で積分することで振動角度に変換され、この振動角度から焦点距離などのレンズの状態を考慮し、像振れ補正レンズ群の制御量がソフトウェア上で算出される。この制御データを用いて、アクチュエータなどの駆動デバイスを制御し像振れ補正を行っている。

特開２００２−４９０６８号公報

しかし、上述のレンズ内に搭載された振動センサの出力を用いた像振れ補正レンズシステムでは、次の２つの問題が挙げられる。

第１は振動センサの問題であり、像振れ補正に用いられる振動センサには、前述したように角速度センサが主に用いられるが、この種のセンサは低周波ノイズが生ずるため、一般のセンサに比べてＳＮ比が悪い。このノイズの周波数は０．１Ｈｚ程度であり、通常のレンズに加わる振動が１〜１５Ｈｚに対して低いが、その周波数は近接している。従って、フィルタリングにより取り除こうとすると、低周波振動の信号レベルも低下させてしまうため、結果として抑振効果の低下を招くという問題がある。

第２は振動軸の問題であり、振動センサをレンズ内に搭載した場合に、振動センサを取り付けた位置を軸とした振動に対して、より正確に振動を検出することができる。しかし、三脚を使用するレンズシステムにおいて、振動の中心軸は三脚の回転軸となるため、レンズの取付位置によっては振動軸と振動センサの位置が大きく異なってしまう。例えば、ズームレンズはカメラとのバランスを計算して三脚に設置するため、カメラの重量に応じてレンズの取付位置は前後に変更される。このような場合に、正確な振動検出が行えない場合があり、抑振効果が低下するという問題がある。

本発明の目的は、上述の課題を解消し、三脚に設けた操作角検出手段の出力を基にズームレンズ部内に搭載された像振れ補正レンズ群を制御することで、三脚の可動方向に生ずる振動に対する像振れ補正を行う像振れ補正レンズ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、三脚に操作検出手段を備え、必要に応じてズームレンズ内に設けた振動検出手段との何れかの出力により像振れ補正レンズ群を制御することにより、三脚可動方向以外に加わる振動に対しても像振れ補正を行う像振れ補正レンズ装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、三脚に設けた操作検出手段の移動量の大きさに従って、像振れ補正レンズ群を使用する像振れ補正レンズ装置の補正方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る像振れ補正レンズ装置は、パンニング及びチルティングの移動量を検出する操作角検出手段を有する三脚と、像振れ補正レンズ群及び該像振れ補正レンズ群を駆動する補正レンズ駆動手段を有するズームレンズ部と、を備える像振れ補正レンズ装置であって、前記操作角検出手段の出力により前記像振れ補正レンズ群の制御量を求め、該制御量に基づいて前記補正レンズ駆動手段を介して前記像振れ補正レンズ群を制御することを特徴としている。

また、本発明に係る像振れ補正レンズ装置は、パンニング及びチルティングの移動量を検出する操作角検出手段を有する三脚と、像振れ補正レンズ群及び該像振れ補正レンズ群を駆動する補正レンズ駆動手段及び振動検出手段を有するズームレンズ部と、前記操作角検出手段又は前記振動検出手段を択一的に選択する選択手段と、を備える像振れ補正レンズ装置であって、該選択手段の選択によって、前記操作角検出手段の出力により前記像振れ補正レンズ群の制御量を求める場合と前記振動検出手段の出力により前記像振れ補正レンズ群の制御量を求める場合とで切り替えて、前記操作角検出手段の出力または前記振動検出手段の出力により求められた前記制御量に基づいて前記補正レンズ駆動手段を介して前記像振れ補正レンズ群を制御することを特徴としている。

本発明に係る像振れ補正レンズ装置によれば、三脚に搭載された操作角検出手段の出力を用いた像振れ補正制御を行うことにより、角速度センサなどの低周波ノイズの影響を受けるセンサの出力を用いずに、ノイズのないデジタル信号振動検出が行えるため、三脚の可動方向に加わる振動に対して、操作角検出手段はレンズの取付位置によらず、振動軸と振動検出軸が一致し、常に正確に振動を検出でき低周波振動に対しても抑振効果が低下することはなく、像振れ補正を行うことができる。

また、本発明に係る像振れ補正レンズ装置によれば、三脚に設けた操作角検出手段とズームレンズ部内の振動検出手段の何れかの出力を用いることにより、三脚可動方向の振動に対し抑振効果の高い像振れ補正が行えると共に、三脚可動方向以外の振動に対しても像振れ補正が行えるため、撮影状況に応じた適切な抑振効果が得られる。

更に、本発明に係る像振れ補正レンズ装置の補正方法によれば、操作者の意図的な操作角の変更を検知することにより、適切な抑振を行うことができる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明のブロック回路構成図を示し、三脚１０にズームレンズ部２０が固定されている。三脚１０には、パンニング、チルティング移動量を検出するパンニング・チルティング検出手段１１が設けられ、この検出手段１１のデジタル出力はズームレンズ部２０内のＣＰＵ２１に接続されている。ＣＰＵ２１の出力はＤ／Ａ変換器２２、駆動回路２３、アクチュエータ２４に順次に接続され、アクチュエータ２４によって光軸を偏心させるための像振れ補正レンズ群２５を駆動するようになっている。像振れ補正レンズ群２５の位置を検出する位置検出器２６の出力は、Ａ／Ｄ変換器２７を介してＣＰＵ２１に接続されていると共に、位置検出器２６の出力は駆動回路２３にフィードバックされている。

検出手段１１の出力を基にＣＰＵ２１で算出された制御データは、Ｄ／Ａ変換器２２によりアナログ信号に変換される。変換されたアナログ信号は駆動回路２３に入力され、駆動回路２３ではＤ／Ａ変換器２２からの制御位置信号と位置検出器２６から入力した位置信号とを比較して、駆動する制御電圧に変換しアクチュエータ２４にフィードバックする。そして、アクチュエータ２４によって最終的に像振れ補正レンズ群２５を制御する。

図２はＣＰＵ２１内のソフトウェア処理の一例のフローチャート図である。なお、ここではパンニング方向のみの説明を行うが、チルティング方向も同様の処理を行っている。

図示しないカメラを介してズームレンズ部２０に電源が投入されると、ステップＳ１でＣＰＵ２１の内部のレジスタやメモリ等を初期化する。続いてステップＳ２に進み、パンニング検出手段１１から出力されたパンニングの位置データＰを入力し、ステップＳ３においてその入力値データＰを基準位置Ｐ０として設定する。ステップＳ４、Ｓ５では、後述するＨＰＦ（ハイパスフィルタ）処理、及び位相補償処理に使用するデータを初期化するためのリセット処理を行う。ステップＳ６では、後述するセンタリング処理を行うか否かを示すセンタリングフラグをクリアしておく。

次に、ステップＳ７、Ｓ８ではパンニング検出手段１１から出力されたパンニング位置データＰからステップＳ３で設定した基準位置Ｐ０との差分位置変化量ΔＰを算出する。ここで、算出した位置変化量ΔＰは基準パンニング位置からの位置変化量（Ｐ−Ｐ０）を示すものであり、三脚１０の可動方向に加わる振動を示している。

続いて、ステップＳ９において、位置変化量ΔＰが或る閾値以上であるか判断する。これは三脚１０の操作者が意図的にパンニング操作を行ったかどうかを判断する処理であり、閾値はパンニング操作を行ったと判断できる最小のパンニング位置変化量に設定する。なお実施例では、パンニングの位置変化量ΔＰの振幅のみで、パンニング操作を行ったかどうか判断しているが、位置変化量ΔＰの周波数や、位置変化量ΔＰの振幅と周波数の双方で判断してもよい。

位置変化量ΔＰが閾値よりも小さい場合は、位置変化量ΔＰを振動データと見倣し、ステップＳ１０においてＨＰＦ処理を行う。ズームレンズ部２０に加わる振動の周波数は主に１〜１５Ｈｚであり、ＨＰＦ処理を行うことによって、この周波数帯以下の不要な成分を除去する。しかしＨＰＦ処理を行うと、実際に加わっている振動の位相とＨＰＦ処理によって生成された信号の位相がずれてしまい、結果として抑振効果が低下してしまうことになる。

そこでステップＳ１１において、ＨＰＦ処理によって生ずる位相変化を補償するために位相補償処理を行う。ステップＳ１２では、図示しない焦点距離検出手段により取得した焦点距離と、ＣＰＵ２１に記憶されているテーブルを用いて振幅調整係数を抽出し、この係数をステップＳ１１までに生成したデータに乗算することで、像振れ補正レンズ群２５を制御する制御データを生成する。

そして、ステップＳ１３において生成した制御データをＤ／Ａ変換器２２に出力する。最後にステップＳ１４において、センタリングフラグを確認し、クリアされた状態ならば再びステップＳ７に戻り、ステップＳ７〜Ｓ１４の補正レンズ制御処理を繰り返す。

一方、ステップＳ９において、位置変化量ΔＰが閾値以上のときは、三脚１０の操作者が意図したパンニング操作を行ったと見倣してステップＳ１６に移行し、センタリングフラグをセットする。続いて、ステップＳ１７において、位置検出器２６からＡ／Ｄ変換器２７を経由して出力された像振れ補正レンズ群２５の位置データを取得し、ステップＳ１８においてこの位置データを用いて補正レンズ群２５をセンタリングするための制御データを生成する。

パンニング操作が行われると、ソフトウェア上で判断されるまでの間は、位置変化量ΔＰの変化を振動と認識するため、像振れ補正レンズ群２５が大きく動かされてしまい、可動範囲の端位置に達してしまう可能性が生ずる。

像振れ補正レンズ群２５が端位置に達すると、正常な制御が行えなくなるためセンタリング処理が必要となる。このセンタリングとは、像振れ補正レンズ群２５を可動範囲における中央位置に制御することである。このステップＳ１８では、ステップＳ１７で取得した位置データと中央位置を比較し、一定の速度で中央位置に移動させるような制御データを算出する。ステップＳ１８で生成された制御データは、ステップＳ１３においてＤ／Ａ変換器２２に出力し、ステップＳ１４に進む。

そして、ステップＳ１４ではセンタリングフラグがセットされているため、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、ステップＳ１７で取得した補正レンズ位置データから、像振れ補正レンズ群２５がセンタリングが完了したかどうかを判断する。センタリングが完了していない場合にはステップＳ１７に戻り、センタリング処理を繰り返し、センタリングが完了していればステップＳ１５からＳ２まで戻り、再び補正レンズ制御の初期化処理を行う。

図３は実施例２のブロック回路構成図であり、実施例１と同じ符号は同じデバイスを示している。ズームレンズ部２０に加わる振動を角速度として検出する角速度センサ３１が設けられ、この角速度センサ３１の出力はＨＰＦ回路３２、演算回路３３、Ａ／Ｄ変換器３４を順次に経てＣＰＵ２１に接続されている。そして、ＣＰＵ２１の出力はＨＰＦ回路３２に接続されている。更に、制御切換スイッチ３５の出力がＣＰＵ２１に接続されている。

ＨＰＦ回路３２は角速度センサ３１の出力信号に含まれる直流成分を除去し、演算回路３３は角速度相当の信号を角度信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器３４は演算回路３３から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。制御切換スイッチ３５は像振れ補正制御に、三脚１０のパンニング検出手段１１の信号を用いるか、ズームレンズ部２０の角速度センサ３１の信号を用いるかの選択を行う。

図４はＣＰＵ２１内のソフトウェア処理の一例を示すフローチャート図である。なお、実施例１と同様にパンニング方向のみの説明を行うが、チルティング方向も同様の処理を行い、図２のフローチャート図と同一のステップ番号は同一の処理を行う。

ステップＳ１でＣＰＵの初期化を行うと、ステップＳ２１において、制御切換スイッチ３５の状態を判定する。スイッチ状態が「三脚」、即ちパンニング検出手段１１の出力を用いて制御を行う場合には、実施例１と同様のステップＳ２〜ステップＳ６の補正レンズ制御の初期化処理を行う。

一方、スイッチ状態が「レンズ」、即ち角速度センサ３１の出力を用いて制御を行う場合には、ステップＳ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ６の補正レンズ制御の初期化処理を行う。ステップＳ２２はＨＰＦ回路３２をハードウェア上でリセットする処理であり、ＨＰＦ回路３２内に搭載された図示しないアナログスッチをＣＰＵ２１で制御することで行う。そして、ステップＳ２３、Ｓ２４では角速度センサ３１の出力を演算するためのＨＰＦ処理、及び位相補償処理のリセット処理を行い、ステップＳ６ではセンタリングフラグをクリアしておく。

補正レンズ制御の初期化が終了すると、ステップＳ２５で制御切換スイッチ３５の状態を判定する。制御切換スイッチ３５が「三脚」の場合はステップＳ７に移行し、「レンズ」の場合はステップＳ２６に移行する。ステップＳ７に移行した場合は、実施例１と同様のステップＳ７〜Ｓ１４の処理を行う。

ステップＳ２５において、ステップＳ２６に移行した場合にＡ／Ｄ変換器３４から出力される振動角度Δθを取得し、ステップＳ２７において閾値と比較する。ステップＳ９と同様に、この処理も三脚操作者がパンニング操作を行ったかどうかを判断する処理であり、パンニング操作が行われると、角速度センサ３１は非常に大きな振動を検出するため、振動角度Δθの振幅によってパンニング操作の有無を判断する。

閾値はパンニング操作が行われたと判断できる最小の振動角度に設定する。なお、パンニング検出手段１１による制御と同様に、振動角度Δθの周波数、振動角度Δθの振幅と周波数の双方でパンニング操作を判断してもよい。

ステップＳ２７において、振動角度Δθが閾値よりも小さい場合には振動角度Δθを振動データと見倣し、ステップＳ２８、Ｓ２９、Ｓ３０に移行し、角速度センサ３１の出力によるＨＰＦ処理、位相補償処理、振幅調整処理を行って制御データを生成し、ステップＳ１３においてＤ／Ａ変換器２２に出力される。そして、ステップＳ２５において制御切換スイッチ３５の状態が「三脚」に変化する、或いはステップＳ２７において振動角度Δθが閾値以上になるまで、ステップＳ２５〜Ｓ３０、Ｓ１３、Ｓ１４の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ２７において振動角度Δθが閾値以上の場合に、三脚操作者が意図したパンニング操作を行ったと見倣して、ステップＳ１６に移行し、実施例１で説明したセンタリング処理を行う。センタリング処理が終了すると、ステップＳ１５からＳ２１に移行し、再び補正レンズ制御処理を行う。

本実施例２では、レンズ内に搭載する振動検出手段として、角速度センサ３１を用いたが、他の振動検出手段を用いてもよい。また、本実施例２では制御切換スイッチ３５により行ったが、この制御切換スイッチ３５の代りに、パンニング検出手段１１やＡ／Ｄ変換器３４の出力からＣＰＵ２１でソフトウェア処理を行い、撮影状況を判断して自動的に制御切換を行ってもよい。

実施例１のブロック回路構成図である。実施例１の動作フローチャート図である。実施例２のブロック回路構成図である。実施例２の動作フローチャート図である。

符号の説明

１０三脚
１１パンニング検出手段
２０ズームレンズ部
２１ＣＰＵ
２２Ｄ／Ａ変換器
２３駆動回路
２４アクチュエータ
２５像振れ補正レンズ群
２６位置検出器
２７Ａ／Ｄ変換器
３１角速度センサ
３２ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）回路
３３演算回路
３４Ａ／Ｄ変換器
３５制御切換スイッチ

Claims

パンニング及びチルティングの移動量を検出する操作角検出手段を有する三脚と、
像振れ補正レンズ群及び該像振れ補正レンズ群を駆動する補正レンズ駆動手段を有するズームレンズ部と、を備える像振れ補正レンズ装置であって、
前記操作角検出手段の出力により前記像振れ補正レンズ群の制御量を求め、該制御量に基づいて前記補正レンズ駆動手段を介して前記像振れ補正レンズ群を制御することを特徴とする像振れ補正レンズ装置。
パンニング及びチルティングの移動量を検出する操作角検出手段を有する三脚と、
像振れ補正レンズ群及び該像振れ補正レンズ群を駆動する補正レンズ駆動手段及び振動検出手段を有するズームレンズ部と、
前記操作角検出手段又は前記振動検出手段を択一的に選択する選択手段と、
を備える像振れ補正レンズ装置であって、
該選択手段の選択によって、前記操作角検出手段の出力により前記像振れ補正レンズ群の制御量を求める場合と前記振動検出手段の出力により前記像振れ補正レンズ群の制御量を求める場合とで切り替えて、前記操作角検出手段の出力または前記振動検出手段の出力により求められた前記制御量に基づいて前記補正レンズ駆動手段を介して前記像振れ補正レンズ群を制御することを特徴とする像振れ補正レンズ装置。
前記振動検出手段は角速度センサとした請求項２に記載の像振れ補正レンズ装置。