JP2012088596A - Optical device and control method thereof - Google Patents
Optical device and control method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012088596A JP2012088596A JP2010236273A JP2010236273A JP2012088596A JP 2012088596 A JP2012088596 A JP 2012088596A JP 2010236273 A JP2010236273 A JP 2010236273A JP 2010236273 A JP2010236273 A JP 2010236273A JP 2012088596 A JP2012088596 A JP 2012088596A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit
- correction member
- angular velocity
- control
- disturbance
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Camera Bodies And Camera Details Or Accessories (AREA)
- Adjustment Of Camera Lenses (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、防振制御機能を有する光学機器及びその制御方法に関するものである。 The present invention relates to an optical apparatus having an image stabilization control function and a control method therefor.
近年のデジタルカメラ等の光学機器には手ブレ補正機能が搭載されており、幾つかの方法が知られている。一般的なシステムでは、手ブレ検知用の角速度センサと、検出した角速度を積分する演算装置と、手ブレを補正する方向にシフトレンズまたは撮像素子を移動させる駆動手段を有する。
また、ユーザが撮像装置を操作する際には、撮像装置に設置されているボタン、スイッチ、ホイール等の入力装置を用いて行うのが一般的である。しかし、撮像装置の小型化が進むと、前記のような入力装置を設置するスペースが限られてくる。そのため通常の入力装置での操作とは別に、タッチパネルや撮像装置を軽く叩くことにより入力が与えられたことを認識する、いわゆるタッピングの検出(以下、タップ検出という)が提案されている。特許文献1に開示の装置では加速度を検知するセンサを配置し、予め定められた信号パターンが入力されたことを検出して対応する機能を実行する。
Recent optical devices such as digital cameras are equipped with a camera shake correction function, and several methods are known. A general system includes an angular velocity sensor for detecting a camera shake, an arithmetic unit that integrates the detected angular velocity, and a drive unit that moves a shift lens or an image sensor in a direction in which camera shake is corrected.
Further, when the user operates the imaging device, it is common to use an input device such as a button, switch, or wheel installed in the imaging device. However, as the image pickup apparatus is further reduced in size, a space for installing the input device as described above is limited. Therefore, in addition to an operation with a normal input device, so-called tapping detection (hereinafter referred to as tap detection) has been proposed in which an input is given by tapping a touch panel or an imaging device. In the apparatus disclosed in
特許文献1に示すような装置では、タップ検出用に加速度センサを配置する必要がある。手ブレを検出するための角速度センサの出力だけでタップ検出を行う方法も考えられるが、角速度センサは撮像装置に加わるピッチ方向またはヨー方向の回転を検出するのみである。タップ検出では撮像装置に加わる回転方向のみならず、並進方向の動きも正確に検出する必要がある。またタッピング動作直後の防振性能低下を防止してタップ検出に支障を来さないための手段を講じる必要がある。
そこで本発明の目的は、角速度検出による防振制御機能を有する光学機器において、機器に加わる加速度外乱の推定結果を用いてタップ検出を高精度に行うことである。
In an apparatus as shown in
Accordingly, an object of the present invention is to perform tap detection with high accuracy using an estimation result of acceleration disturbance applied to the device in an optical device having an image stabilization control function based on angular velocity detection.
上記課題を解決するために本発明に係る装置は、機器本体を叩くタッピング動作に対応する機能を実行するとともに、補正部材を光軸と直交する方向に駆動することで画像ブレを補正する光学機器であって、前記光学機器に加わる振れの角速度を検出する角速度検出手段と、前記補正部材の位置を検出する位置検出手段と、前記角速度検出手段による角速度検出信号及び前記位置検出手段による位置検出信号を用いて前記補正部材の駆動制御量を算出して該補正部材の駆動制御を行う制御手段を備える。
前記制御手段は、前記位置検出信号に対し、前記光学機器に外乱が加わっていない状態における位置制御のゲイン特性に係る逆特性のデータを用いて逆特性変換を行うことにより、前記光学機器に加わった加速度外乱を推定する外乱推定手段と、前記外乱推定手段により推定された加速度外乱の大きさが閾値以上である場合にタッピング動作が行われたと判定するタップ検出手段と、前記タップ検出手段がタッピング動作の検出中である場合に、前記補正部材をタッピング動作が検出されたときの位置に留めておくよう防振制御特性を変更する特性変更手段を有する。
In order to solve the above problems, an apparatus according to the present invention performs a function corresponding to a tapping operation of hitting an apparatus main body and drives an correcting member in a direction orthogonal to the optical axis to correct an image blur. An angular velocity detection means for detecting an angular velocity of a shake applied to the optical device, a position detection means for detecting the position of the correction member, an angular velocity detection signal by the angular velocity detection means, and a position detection signal by the position detection means And a control means for calculating the drive control amount of the correction member and controlling the drive of the correction member.
The control means applies to the optical device by performing reverse characteristic conversion on the position detection signal using data of reverse characteristics related to gain characteristics of position control in a state in which no disturbance is applied to the optical device. A disturbance estimation means for estimating the acceleration disturbance, a tap detection means for determining that a tapping operation has been performed when the magnitude of the acceleration disturbance estimated by the disturbance estimation means is equal to or greater than a threshold, and the tap detection means A characteristic changing means is provided for changing the image stabilization control characteristic so that the correction member is kept at the position when the tapping action is detected when the movement is being detected.
本発明によれば、加速度センサを搭載することなく、光学機器に加わる加速度外乱の推定結果を用いてタップ検出を高精度に行うことができる。 According to the present invention, tap detection can be performed with high accuracy using an estimation result of acceleration disturbance applied to an optical device without mounting an acceleration sensor.
以下に、本発明の各実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の実施形態に係る光学機器として、機器本体を軽く叩いて所望の機能を実行させるタッピング機能及び手ブレ補正機能をもつ撮像装置への適用例を説明する。手ブレ補正方式には、補正部材としての補正レンズ(シフトレンズ)または撮像素子を移動させる制御が知られているが、本発明はいずれの方式にも適用できるので、以下ではシフトレンズを補正部材として説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. As an optical apparatus according to an embodiment of the present invention, an application example to an image pickup apparatus having a tapping function and a camera shake correction function for executing a desired function by tapping the apparatus main body will be described. Control for moving a correction lens (shift lens) or an image sensor as a correction member is known as a camera shake correction method. However, since the present invention can be applied to any method, a shift lens is used as a correction member in the following. Will be described.
図1は、本発明の一実施形態に係る撮像装置としてデジタルカメラの構成例を示す全体のブロック図である。
撮像光学系を構成するズームユニット201は変倍用のズームレンズを含む。ズーム駆動制御部202はズームユニット201の駆動を制御する。振れ補正光学系としてのシフトレンズユニット203は、光軸に対して略垂直な平面内で位置を変更可能なシフトレンズを含む。防振制御部204はシフトレンズユニット203の駆動を制御する。
絞り・シャッタユニット205は露光制御に用いられ、絞り・シャッタ駆動制御部206は、絞り・シャッタユニット205の駆動を制御する。フォーカスユニット207はピント調整を行う焦点調節レンズを含む。フォーカス駆動制御部208は、フォーカスユニット207の駆動を制御する。各駆動制御部は後述の制御部212から制御信号を受けて各ユニットの駆動制御を行う。
撮像素子を含む撮像部209は、各レンズ群を通ってきた光像を電気信号に変換する。撮像信号処理部210は、撮像部209が出力した電気信号を映像信号に変換する。映像信号処理部211は、撮像信号処理部210が出力した映像信号を用途に応じて加工する。
制御部212はシステム全体を制御し、図示しないCPU(中央演算処理装置)がプログラムを解釈して実行することで、各種の処理を行う。表示制御部213は、映像信号処理部211により得られた画像の表示制御を行う。表示部214は、表示制御部213から出力された映像信号に従って画像を表示する。電源部215はシステムの各部に対し、電源を必要に応じて供給する。操作部216は、撮像装置を操作するためのユーザインタフェースであり、ユーザの操作指示を制御部212に伝える。記憶部217は、映像情報や制御パラメータ等の様々なデータを記憶する。角速度検出部218は、手ブレ等の振れを検出する角速度センサを含み、角速度検出信号を防振制御部204に送る。
FIG. 1 is an overall block diagram illustrating a configuration example of a digital camera as an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
The zoom unit 201 constituting the imaging optical system includes a zoom lens for zooming. The zoom
The aperture / shutter unit 205 is used for exposure control, and the aperture / shutter
An
The
次に、上記構成を持つ撮像装置の動作について説明する。
操作部216はシャッタレリーズボタンを有し、その操作に応じてオン状態またはオフ状態となる2段式スイッチを含む。ユーザがシャッタレリーズボタンを約半分押し込んだときに第1スイッチSW1がオン状態になる。フォーカス駆動制御部208はフォーカスユニット207を駆動してピント調整を行うとともに、絞り・シャッタ駆動制御部206が絞り・シャッタユニット205を駆動して適正な露光量に設定する。さらにユーザがシャッタレリーズボタンを最後まで押し込んだときに第2スイッチSW2がオン状態になると、撮像部209に露光された光像から得た画像データが記憶部217に記憶される。このとき、操作部216から振れ補正機能のオン指示があれば、制御部212は防振制御部204に振れ補正動作を指示する。これを受けた防振制御部204は、制御部212から振れ補正機能のオフ指示がなされるまで振れ補正制御を行う。また操作部216が所定時間以上に亘って操作されなかった場合、制御部212は節電のために表示部214等への電源供給を遮断する指示を出す。
操作部216には図示しないモード指定手段が設けられ、ユーザは静止画撮影モードと動画撮影モードを選択可能である。各モードにおいてアクチュエータ等の動作条件が変更される。ユーザが操作部216を操作し、ズームユニット201による変倍指示があると、これを制御部212が受け付けてズーム駆動制御部202に指示を出す。ズーム駆動制御部202はズームユニット201を駆動して、指示されたズーム位置にズームレンズを移動させる。それとともに、フォーカス駆動制御部208はフォーカスユニット207を駆動してピント調整を行う。その際、制御部212は映像信号処理部211で処理された画像情報に基づいて焦点状態を検出し、焦点調節用の制御信号をフォーカス駆動制御部208に送る。
Next, the operation of the imaging apparatus having the above configuration will be described.
The
The
[第1実施形態]
図2は本発明の第1実施形態にて手ブレ補正とともにタップ検出を行うための構成例を示すブロック図である。角速度検出部218は、撮像装置の縦方向(PITCH方向とも呼ばれる)の角速度を検出するセンサと撮像装置の横方向(YAW方向とも呼ばれる)の角速度を検出するセンサを含む。検出方向の違いを除いて防振制御部の構成は同様であるので、以下では縦方向に関する防振制御部の構成だけを説明する。
防振制御部204は縦方向の振れ補正量から目標位置を決定し、駆動信号を不図示のアクチュエータに送ってシフトレンズユニット203の位置制御を行う。位置検出部105は、シフトレンズユニット203の位置を検出する。シフトレンズユニット203には磁石が設けられており、その磁場を位置検出部105が検出する。シフトレンズユニット203の実位置を示す信号と目標位置を用いて、後述のようにPID制御、つまりP(比例)制御、I(積分)制御、及びD(微分)制御を選択的に組み合わせた制御が行われる。こうして、撮像装置に手ブレ等が発生してもシフトレンズユニット203の駆動制御により撮影時の画像ブレを防止できる。
[First Embodiment]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example for performing tap detection together with camera shake correction in the first embodiment of the present invention. The angular
The image
次に防振制御部204の構成部を説明する。
AD変換部100は、角速度検出部218からの角速度検出信号を受けてアナログデータからデジタルデータに変換する。変換後の信号はデジタルフィルタ部101に送られる。デジタルフィルタ部101は、カットオフ周波数を変更可能な高域通過フィルタ(以下、HPFと記す)101aと、低域通過フィルタ(以下、LPFと記す)101bを含む。HPF101aは角速度検出信号に含まれるDC(直流)成分をカットし、LPF101bは角速度検出信号を角度信号に変換する。角速度を積分して得た角度から振れが検出される。デジタルフィルタ部101は処理した信号を目標位置算出部102に出力する。
目標位置算出部102は、デジタルフィルタ部101で処理された角度データに対して、角度を距離に換算するための距離換算定数を乗算し、目標位置としての振れ補正量を算出する。また目標位置算出部102は、シフトレンズユニット203の位置に応じて目標位置を減衰させ、シフトレンズユニット203の位置が制御端(駆動制御範囲の限界位置)に留まらないように防ぐ。目標位置算出部102が出力する目標位置情報は第1減算部DEC1に送られ、ここで目標位置と、位置検出部105から得た位置検出信号の示すレンズ位置との偏差が算出される。この偏差がゼロとなるように、PID制御部103はフィードバック制御量を算出する。PID制御部103は、目標位置とレンズ位置との偏差から制御量を求め、第2減算部DEC2を介して、位置指令を駆動信号出力部104に出力する。これによりシフトレンズは光軸に対して直交する方向に沿って目標位置に駆動され、手ブレ補正が行われる。
第2減算部DEC2は、PID制御部103の出力から、外乱推定部106の出力を減算して駆動信号出力部104に出力する。図2には外乱が駆動制御量に加わることを模式的に示している。外乱推定部106は、前記駆動制御量とシフトレンズユニット203の位置情報を用いて加速度外乱を推定する。外乱推定量を制御量にフィードバックすることで外乱に対する応答性が向上し、シフトレンズユニット203の目標位置への追従精度が高まる。
外乱推定部106は、シフトレンズユニット203の逆周波数特性をモデル化した逆特性変換部106aを有し、これに位置検出部105からの位置検出信号が入力される。
Next, components of the image
The
The target
The second subtraction unit DEC2 subtracts the output of the
The
図3はシフトレンズユニット203の周波数特性及び逆周波数特性の一例を説明するグラフであり、横軸に周波数(Hz)を示し、縦軸にゲイン(dB)を示す。
図3(A)は撮像装置に外乱が加わっていない状態での周波数特性を例示する。一般的に手ブレの振動は正弦波の複合波形であるため、周波数毎の正弦波に対する応答ゲインの変化が手ブレに対するシフトレンズの周波数特性となる。本例では、低域でゲインが一定であり、周波数が高くなると一旦は第1のピークを示してから周波数が高くなるにつれてゲインが減少していく。さらに高域では第2のピークを経て周波数の増加とともにゲインが減少する。
図3(B)は逆周波数特性を例示する。本例では、低域でゲインが一定であり、周波数が高くなると一旦はボトムを示してから周波数の増加につれてゲインが上昇していく。これは図3(A)の低域でのゲイン特性を打ち消す特性である。さらに高域では周波数の増加に伴ってゲインが増加する。
角速度の場合、角速度検出部218によって検出できるため、振れ補正を位置制御により行うことができる。これは、シフトレンズユニット203の周波数特性の逆変換を行うと、高周波域に比して低い周波数に対しては、角速度成分(手ブレ)のゲインが打ち消されることを意味している。一方、加速度の場合は角速度検出部218では検出不可能であるため、振れ補正を行うことができない。結果として周波数特性の逆変換を行っても、その加速度成分のゲインは残り、これが外乱となる。
FIG. 3 is a graph for explaining an example of the frequency characteristic and the inverse frequency characteristic of the shift lens unit 203, where the horizontal axis represents frequency (Hz) and the vertical axis represents gain (dB).
FIG. 3A illustrates frequency characteristics in a state where no disturbance is applied to the imaging apparatus. In general, vibration of camera shake is a composite waveform of a sine wave. Therefore, a change in response gain with respect to a sine wave for each frequency becomes a frequency characteristic of the shift lens with respect to camera shake. In this example, the gain is constant in the low band, and once the frequency increases, the first peak is shown and then the gain decreases as the frequency increases. Further, in the high range, the gain decreases as the frequency increases through the second peak.
FIG. 3B illustrates the inverse frequency characteristic. In this example, the gain is constant in the low frequency range, and when the frequency increases, the bottom once appears and then increases as the frequency increases. This is a characteristic that cancels the gain characteristic in the low frequency range of FIG. Furthermore, at higher frequencies, the gain increases with increasing frequency.
In the case of an angular velocity, since it can be detected by the
逆特性変換部106aで変換された信号、つまりシフトレンズユニット203の動特性モデルの逆モデルに通した信号は減算部DEC3に送られる。減算部DEC3は、逆特性変換部106aの出力信号からPID制御に係る駆動制御量の信号を減算し、両者の差である外乱推定値を求めて第2減算部DEC2に送る。これにより、シフトレンズユニット203に加わる入力端外乱を抽出する、いわゆる外乱オブザーバシステムが実現される。外乱オブザーバシステムによりタッピングを検出する理由は、以下の通りである。
外乱オブザーバシステムにより推定される外乱は、シフトレンズユニット203に加わる加速度そのものである。外乱オブザーバシステムは、加わる方向によらずシフトレンズユニット203が受けた加速度を全て推定するため、撮像装置の回転方向の動きのみならず、並進方向(シフト方向)の動きも検出可能である。そのため、手ブレを検出するための角速度センサの出力のみを利用したタップ検出方法に比べ、本実施形態の場合、角速度センサでは検出不可能なシフト方向の振れも正確に検出できるので、タップ検出精度が向上する。
The signal converted by the inverse
The disturbance estimated by the disturbance observer system is the acceleration applied to the shift lens unit 203 itself. Since the disturbance observer system estimates all the accelerations received by the shift lens unit 203 regardless of the applied direction, it can detect not only the rotation direction of the imaging apparatus but also the translational direction (shift direction). Therefore, compared to the tap detection method that uses only the output of the angular velocity sensor for detecting camera shake, in this embodiment, the shift in the shift direction that cannot be detected by the angular velocity sensor can be accurately detected. Will improve.
一方、外乱推定部106が算出した外乱推定値は、帯域通過フィルタ(以下、BPFと記す)109にも送られる。BPF109は入力信号から特定の周波数成分のみを抽出してタップ検出部107に送る。タップ検出部107は、BPF109の出力値を、予め設定された閾値と比較し、閾値以上の加速度外乱が検出された場合にタッピング動作が行われたと判定する。
タップ検出部107の判定結果は特性変更部108に送られる。特性変更部108は、AD変換部100でデジタル化された信号を受けて、タップ検出結果との関係に基づいてデジタルフィルタ部101内のHPF101aまたはLPF101bのカットオフ周波数を変更する。或いは特性変更部108は、目標位置算出部102で設定された、目標位置信号に対する減衰率を変更する。
On the other hand, the estimated disturbance value calculated by the
The determination result of the
次に、本実施形態における振れ補正動作について、図4に示すフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。
まず、撮像装置に電源が投入されると防振制御動作が開始する(S501)。防振制御動作は、一定周期(例えば125μsec)で発生する制御割り込み処理によって、撮像装置の縦方向と横方向に関して実行される。制御割り込みが発生すると、角速度検出部218によって角速度検出信号が取得される(S502)。角速度検出信号は、デジタルフィルタ部101内のHPF101aによりDC成分がカットされ、LPF101bによる積分処理で角速度から角度へと変換される(S503)。そして目標位置算出部102はシフトレンズユニット203の位置制御に係る目標位置を算出する。
位置検出部105はシフトレンズユニット203の位置を検出し(S504)、第1減算部DEC1は目標位置と現在位置との偏差を算出する(S505)。この偏差がゼロとなるようにPID制御部103が演算を行う(S506)。外乱推定部106は、第2減算部DEC2の出力する駆動制御量とシフトレンズユニット203の現在位置から外乱を推定する(S507)。第2減算部DEC2は、PID制御部103の出力する制御量から外乱推定量を減算し、駆動制御量を算出する(S508)。図2に示す外乱は外乱推定量によって打ち消され、駆動制御量は駆動信号出力部104に送られ、シフトレンズユニット203に対する駆動信号が出力される(S509)。シフトレンズユニット203は不図示のアクチュエータにより、駆動信号に従って駆動される。これにより目標位置に追従する位置制御の精度が向上する。
Next, the shake correction operation in the present embodiment will be specifically described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, when the image pickup apparatus is turned on, the image stabilization control operation starts (S501). The image stabilization control operation is executed in the vertical direction and the horizontal direction of the imaging apparatus by a control interrupt process that occurs at a constant period (for example, 125 μsec). When a control interruption occurs, an angular velocity detection signal is acquired by the angular velocity detector 218 (S502). In the angular velocity detection signal, the DC component is cut by the
The
一方、シフトレンズユニット203の位置制御に使用した外乱推定値は、重力の影響や、パンニング、タッピング等の外乱の大きさを表している。この外乱推定値を観測すれば、タッピングの操作検出処理に利用可能である。但し、外乱推定値はシフトレンズユニット203に加わる全ての外乱の推定値であるため、そのまま使用したのでは、タップ検出を正確に行うことが難しい。一般的に想定される外乱成分の性質から、重力項は撮像装置の姿勢により、一定のDC成分として現れ、またパンニング動作や手ブレに関しては、一般に10Hz以下の低周波振動で現れる。一方、タッピング動作は、パルス状に加わる比較的高い周波数の外乱となる。よって、外乱推定値からBPF109を用いて、比較的高い周波数成分だけを抽出することで、タッピング動作による外乱の影響のみを検出できる。BPF109は外乱推定値に対してバンドパスフィルタ処理を行う(S510)。S511でタップ検出部107は、特定の周波数帯域のみ抽出した外乱推定値を、予め設定した閾値と比較する。外乱推定値が閾値以上であって、かつAD変換部100からの角速度検出信号のレベルが閾値以上である場合、タップ検出部107はタップピング動作が行われたと判定し、S513に進み、タップ検出フラグをONにする。タップ検出フラグの値はタップピングの動作を検出中であるか否かを示す。タッピング動作が検出された場合、その検出信号が制御部212に通知され、該タッピング動作に対応する機能を実行する処理が行われる。
S511で判定条件が満たされないと(NOの場合)、タップ検出部107はタッピング動作が行われていないと判定してS512に進み、タップ検出フラグをOFFにして処理を終了する。なお、手ブレによる外乱とタッピングによる外乱は、周波数のみで判別不可能な場合もある。両者の判別に関しては、手ブレの影響による外乱推定値に比べて、タッピングの動作による外乱推定値の方が大きいため、タップ検出に用いる閾値の調整で対処可能である。また、タップ検出に外乱推定値のレベル判定のみならず、角速度検出信号のレベル判定を行う理由は以下の通りである。例えば、シフトレンズユニット203に加わる摩擦変化(擦れ面の引っ掛かり等)や、シフトレンズが制御端付近に来た状態で防振制御が行われている際に外乱推定値が大きくなることがある。この場合、外乱推定値のレベル判定のみでタップ検出を行ったのでは、誤検出が惹き起こされる可能性がある。そこで、角速度検出信号のレベル判定を行ってその判定結果を利用することで、誤検出を避けることができる。角速度検出信号と外乱推定値の同時観測において、シフトレンズユニット203の可動部のみに加わった外乱と、撮像装置全体に加わった外乱を区別して検出することができる。
On the other hand, the estimated disturbance value used for position control of the shift lens unit 203 represents the influence of gravity and the magnitude of disturbance such as panning and tapping. If this estimated disturbance value is observed, it can be used for tapping operation detection processing. However, since the estimated disturbance value is an estimated value of all disturbances applied to the shift lens unit 203, it is difficult to accurately perform tap detection if it is used as it is. Due to the nature of disturbance components generally assumed, the gravity term appears as a constant DC component depending on the attitude of the imaging apparatus, and the panning operation and camera shake generally appear at a low frequency vibration of 10 Hz or less. On the other hand, the tapping operation is a disturbance with a relatively high frequency applied in a pulse shape. Therefore, by extracting only a relatively high frequency component from the estimated disturbance value using the
If the determination condition is not satisfied in S511 (in the case of NO), the
ところで防振制御動作と並行したタップ検出にて、シフトレンズユニット203に加わる外乱推定値を利用する場合、タッピング動作直後の防振性能低下や外乱推定値の飽和等によってタップ検出に支障を来さないための手段を講じる必要がある。例えば、防振時のレンズ位置が制御端近くである場合にタッピング動作によりレンズ目標位置が制御端位置近傍に滞留したままの状態になり、外乱推定値が飽和したままになってしまう状態等が挙げられる。対策としては、タッピング動作の検出中、シフトレンズ位置をその駆動制御範囲の中心に極力戻す処理、またはシフトレンズ位置が制御端位置近傍に留まらないようにする処理が必要である。なお制御端位置近傍は、制御端位置から一定範囲内の位置を含み、シフトレンズが滞留する可能性がある範囲を意味する。
タッピング動作の検出中、S514で特性変更部108は防振制御特性を変更し、シフトレンズを、タッピング動作が検出されたときの位置に留めておき、制御端位置近傍での滞留を抑止する。特性変更の具体例として、以下の形態がある。
(A)角速度検出信号にフィルタリング処理を施すデジタルフィルタ部101のカットオフ周波数を変更する制御形態。
(B)角速度検出信号に対する減衰処理の変更による制御形態。
By the way, when the estimated disturbance value applied to the shift lens unit 203 is used in tap detection in parallel with the image stabilization control operation, the tap detection is hindered due to a decrease in image stabilization performance immediately after the tapping operation, saturation of the estimated disturbance value, or the like. It is necessary to take measures to avoid it. For example, when the lens position at the time of image stabilization is near the control end, the tapping operation causes the lens target position to remain in the vicinity of the control end position, and the estimated disturbance value remains saturated. Can be mentioned. As a countermeasure, a process of returning the shift lens position to the center of the drive control range as much as possible during the detection of the tapping operation or a process of preventing the shift lens position from staying near the control end position is necessary. The vicinity of the control end position means a range that includes a position within a certain range from the control end position and in which the shift lens may stay.
During the detection of the tapping operation, the characteristic changing
(A) The control form which changes the cut-off frequency of the
(B) A control mode by changing attenuation processing for the angular velocity detection signal.
制御形態(A)では、タップ検出フラグの値を見て、タップ検出中であると判定された場合、S514にてデジタルフィルタ部101はLPF101bのカットオフ周波数を変更する。例えば、特性変更部108はタップ検出中と判定された場合、角速度検出信号を角度信号に変換するLPF101bのカットオフ周波数を高周波側へ変更し、タップ検出終了と判定された場合にカットオフ周波数を低域側へ変更する。角速度検出信号に含まれる低周波成分による影響を無視することで、レンズ目標位置が制御端位置近傍に留まらないように防止できる。ここでは、LPF101bのカットオフ周波数を変更する例を説明したが、DC成分除去用のHPF101aのカットオフ周波数を変更しても同様の効果が得られる。
前記制御形態(B)の場合、S514で特性変更部108は角速度検出信号の減衰ゲインテーブルを変更する。減衰処理とは、シフトレンズ位置が制御端位置に近いほど、信号の大きさが小さくなるように角速度検出信号に対してゲイン(減衰ゲインK)を掛ける処理である。振れの角速度をω、レンズ位置(角度)をθ、減衰処理前の角速度ωをω1、減衰処理後の角速度ωをω2と記すとき、両者の関係は下式の通りである。ただし、減衰ゲインKは減衰処理前の出力の大きさ(ω1)に対する減衰処理後の出力の大きさ(ω2)の割合である。
In the control mode (A), the
In the case of the control mode (B), the characteristic changing
図5は減衰ゲインテーブルの一例をグラフで示す。縦軸は減衰ゲインKを百分率で表し、横軸はシフトレンズユニット203の位置を表す。「メカ中心」はシフトレンズの駆動制御範囲の中心位置を表し、「メカ制御端」は駆動制御範囲における、いずれか一方の制御端位置を表す。減衰ゲインテーブルに示す値は、シフトレンズユニット203の位置に応じて変化する。グラフ線501は通常時の減衰ゲインテーブルを表しており、レンズ駆動のメカ中心位置で減衰ゲインKの値が100%、つまり減衰処理前の角速度検出信号の大きさ(ω1)に対して減衰処理後の角速度検出信号の大きさ(ω2)が同じである。このとき、係数値として1倍がかかるため角速度信号は減衰しない(ω2=ω1)。そして、レンズ位置が中心位置からある程度離れると、K値が次第に小さくなっていき、メカ制御端で0%となる。つまり、レンズ位置がメカ制御端に近づくほど、角速度ω2が小さくなり、これによりレンズ目標位置が大きくならないように抑制できる。
タップ検出時には、減衰ゲインテーブルがグラフ線502に示すように変更される。本例ではK値がメカ中心位置で100%であり、メカ制御端に近づくにつれてK値が次第に小さくなり、メカ制御端にて0%となる。タップ検出の終了時には通常の減衰ゲインテーブル(グラフ線501参照)に戻す処理が行われる。タップ検出中、減衰ゲインKの乗算によって角速度信号がより早く小さくなるので、シフトレンズ位置が制御端位置に留まらないように防止できる。
FIG. 5 is a graph showing an example of the attenuation gain table. The vertical axis represents the attenuation gain K as a percentage, and the horizontal axis represents the position of the shift lens unit 203. “Mechanical center” represents the center position of the drive control range of the shift lens, and “Mechanical control end” represents one of the control end positions in the drive control range. The value shown in the attenuation gain table changes according to the position of the shift lens unit 203. A
When a tap is detected, the attenuation gain table is changed as indicated by the
第1実施形態によれば、角速度検出による手ブレ補正機能を有する撮像装置において、加速度センサ等の特別なセンサを設ける必要がなくなり、装置に加わる加速度外乱の推定結果を得てタップ検出を行うことができる。そしてタッピング動作直後における防振性能の改善とタップ検出の精度向上とを両立させることができる。 According to the first embodiment, it is not necessary to provide a special sensor such as an acceleration sensor in an imaging apparatus having a camera shake correction function based on angular velocity detection, and tap detection is performed by obtaining an estimation result of acceleration disturbance applied to the apparatus. Can do. Further, it is possible to achieve both the improvement of the vibration isolation performance immediately after the tapping operation and the improvement of the tap detection accuracy.
[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態を説明する。
図6は第2実施形態に係る装置の構成例を示す。撮像装置の構成は基本的に第1実施形態の場合と同様であるため、以下では相違点を説明する。本実施形態では、調整有無通知部300、ズーム駆動制御部202、レンズ位置判定部301が追加されている。
調整有無通知部300は、手ブレ補正機能の調整が済んでいるか否かをタップ検出部107に通知する。手ブレ補正機能の調整とは、角速度検出センサの検出感度や位置検出センサの検出感度のバラツキ等を調整し、角速度検出信号に対してシフトレンズ移動量の関係を正すために行われる調整である。ズーム駆動制御部202は、光学系の焦点距離を変更するズームユニット201が駆動中であるか否かをタップ検出部107に通知する。レンズ位置判定部301は、位置検出部105から位置情報を取得し、シフトレンズユニット203の位置を判定して判定結果をタップ検出部107に通知する。判定条件はレンズ位置が駆動制御範囲の中心から所定範囲内にあるか否かである。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 shows a configuration example of an apparatus according to the second embodiment. Since the configuration of the imaging apparatus is basically the same as that of the first embodiment, differences will be described below. In this embodiment, an adjustment presence /
The adjustment presence /
次に本実施形態の振れ補正動作について、図7に示すフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。図4との相違点は、S511とS513との間にあるS701乃至703であり、以下、これらの処理を説明する。
S511にて外乱推定値が閾値以上であって、かつ角速度検出信号のレベルが閾値以上であると判定された場合(S511でYES)、S701に進む。タップ検出部107は調整有無通知部300からの通知を受けて、手ブレ補正機能の調整が済んでいるか否かを判定する。手ブレ補正機能の調整が未調整の場合、S512に進み、タップ検出フラグをOFFにして処理を終了する(S515)。手ブレ補正機能の調整が正しく行われていない場合には、シフトレンズの位置が制御端近傍に留まり易くなり、また外乱推定が正しく行われない可能性がある。そこで誤検出を防止するため、タップ検出が行われないように設定される。
Next, the shake correction operation of this embodiment will be specifically described with reference to the flowchart shown in FIG. The difference from FIG. 4 is S701 to S703 between S511 and S513, and these processes will be described below.
If it is determined in S511 that the estimated disturbance value is equal to or greater than the threshold and the level of the angular velocity detection signal is equal to or greater than the threshold (YES in S511), the process proceeds to S701. In response to the notification from the adjustment presence /
一方、S701で手ブレ補正機能の調整済であると判定された場合、S702に進む。タップ検出部107はズーム駆動制御部202からズーム駆動中かどうかの通知を受け取る。ズーム駆動中の場合、S512に進み、タップ検出フラグをOFFにして処理を終了する(S515)。ズーム駆動中には、ズーム機構の機械的な振動等により、シフトレンズが外乱を受けることがあるため、誤ったタップ検出が惹き起こされる可能性がある。これを防止するため、タップ検出を行わないように設定される。
On the other hand, if it is determined in S701 that the camera shake correction function has been adjusted, the process proceeds to S702. The
一方、S702でズーム駆動中でないと判定された場合、タップ検出部107は、レンズ位置判定部301から判定結果を受けて、シフトレンズユニット203の位置が駆動制御範囲の中心から所定範囲内にあるか否かを判定する(S703)。所定範囲については実測等で予め決定されて、比較基準値が設定されている。シフトレンズユニット203の位置が駆動制御範囲の中心から所定範囲を超える場合、レンズ位置が制御端位置に留まり、タップ検出時に誤検出が生じるおそれがある。よって、S512に進み、タップ検出フラグをOFFにして処理を終了する(S515)。また、シフトレンズユニット203の位置が駆動制御範囲の中心から所定範囲以内にある場合にはS513に進む。
On the other hand, if it is determined in S702 that the zoom drive is not being performed, the
第2実施形態によれば、タップ検出を行うか否かの前記判定条件を追加することで、タップ検出の精度を向上させ、誤検出を回避できる。 According to the second embodiment, by adding the determination condition as to whether or not to perform tap detection, the accuracy of tap detection can be improved, and erroneous detection can be avoided.
以上の実施形態では、光学機器としてデジタルカメラを例にして説明したが、デジタルカメラのみに限定されるものではない。本発明は、例えばビデオカメラの他、ビデオカメラや一眼レフカメラに用いる交換レンズのような光学機器、携帯電話のような撮像光学系を備えた電子機器等に幅広く適用可能である。 In the above embodiment, a digital camera has been described as an example of an optical device, but the present invention is not limited to a digital camera. The present invention is widely applicable to, for example, video cameras, optical devices such as interchangeable lenses used in video cameras and single-lens reflex cameras, and electronic devices including an imaging optical system such as a mobile phone.
101 デジタルフィルタ部
102 目標位置算出部
105 位置検出部
106 外乱推定部
107 タップ検出部
108 特性変更部
202 ズーム駆動制御部
218 角速度検出部
300 調整有無通知部
301 レンズ位置判定部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記光学機器に加わる振れの角速度を検出する角速度検出手段と、
前記補正部材の位置を検出する位置検出手段と、
前記角速度検出手段による角速度検出信号及び前記位置検出手段による位置検出信号を用いて前記補正部材の駆動制御量を算出して該補正部材の駆動制御を行う制御手段を備え、
前記制御手段は、
前記位置検出信号に対し、前記光学機器に外乱が加わっていない状態における位置制御のゲイン特性に係る逆特性のデータを用いて逆特性変換を行うことにより、前記光学機器に加わった加速度外乱を推定する外乱推定手段と、
前記外乱推定手段により推定された加速度外乱の大きさが閾値以上である場合にタッピング動作が行われたと判定するタップ検出手段と、
前記タップ検出手段がタッピング動作の検出中である場合に、前記補正部材をタッピング動作が検出されたときの位置に留めておくよう防振制御特性を変更する特性変更手段を有することを特徴とする光学機器。 An optical device that performs a function corresponding to a tapping operation of hitting the device main body and corrects image blur by driving a correction member in a direction orthogonal to the optical axis,
Angular velocity detection means for detecting angular velocity of vibration applied to the optical device;
Position detecting means for detecting the position of the correction member;
Control means for calculating the drive control amount of the correction member by using the angular velocity detection signal by the angular velocity detection means and the position detection signal by the position detection means and performing drive control of the correction member;
The control means includes
Acceleration disturbance applied to the optical device is estimated by performing inverse characteristic conversion on the position detection signal using inverse characteristic data related to gain characteristics of position control in a state in which no disturbance is applied to the optical device. Disturbance estimation means for
Tap detecting means for determining that the tapping operation has been performed when the magnitude of the acceleration disturbance estimated by the disturbance estimating means is equal to or greater than a threshold;
When the tap detection means is detecting a tapping operation, the apparatus has a characteristic changing means for changing the image stabilization control characteristic so as to keep the correction member at the position when the tapping operation is detected. Optical equipment.
前記逆特性変換を行う逆特性変換手段と、
前記逆特性変換手段の出力から前記補正部材の駆動制御量を減算して前記加速度外乱を算出する減算手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載の光学機器。 The disturbance estimation means includes:
Reverse characteristic conversion means for performing the reverse characteristic conversion;
The optical apparatus according to claim 1, further comprising a subtracting unit that subtracts a drive control amount of the correction member from an output of the inverse characteristic converting unit to calculate the acceleration disturbance.
前記特性変更手段は、前記タップ検出手段がタッピング動作の検出中である場合、前記補正部材に係る駆動制御範囲の制御端位置近傍での当該補正部材の滞留を抑止するよう前記フィルタ手段のカットオフ周波数を変更することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項記載の光学機器。 The control means further includes a filter means capable of changing a cutoff frequency for performing a filtering process on the angular velocity detection signal,
The characteristic changing unit is configured to cut off the filter unit so as to suppress the retention of the correction member in the vicinity of the control end position of the drive control range of the correction member when the tap detection unit is detecting a tapping operation. 4. The optical apparatus according to claim 1, wherein the frequency is changed.
前記特性変更手段は、前記タップ検出手段がタッピング動作の検出中である場合、前記タップ検出手段がタッピング動作を検出していない場合よりも、前記角速度検出信号の大きさが小さくなるよう前記減衰処理を変更することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項記載の光学機器。 The control means performs an attenuation process for attenuating the angular velocity detection signal,
The characteristic changing unit is configured to reduce the magnitude of the angular velocity detection signal when the tap detection unit is detecting a tapping operation, so that the magnitude of the angular velocity detection signal is smaller than when the tap detection unit is not detecting the tapping operation. The optical apparatus according to claim 1, wherein the optical device is changed.
前記タップ検出手段は、前記調整有無通知手段から前記調整が行われていないことを通知された場合、前記タッピング動作の検出を行わないことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項記載の光学機器。 An adjustment presence / absence notification means for notifying the tap detection means whether or not the movement amount of the correction member with respect to the angular velocity detection signal has been adjusted;
The tap detection means does not detect the tapping operation when notified that the adjustment is not performed from the adjustment presence / absence notification means. Optical equipment.
前記タップ検出手段は、前記ズーム駆動制御手段から前記焦点距離を変更していることが通知された場合、前記タッピング動作の検出を行わないことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項記載の光学機器。 Zoom drive control means for controlling the focal length of the optical system of the optical apparatus,
8. The tapping operation is not detected when the tap detection unit is notified from the zoom drive control unit that the focal length is changed. 8. The optical instrument described.
前記タップ検出手段は、前記位置判定手段から前記補正部材の位置が予め設定された範囲を超えたことを通知された場合、前記タッピング動作の検出を行わないことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項記載の光学機器。 A position determination means for determining whether or not the position of the correction member detected by the position detection means exceeds a preset range;
9. The tap detection unit does not detect the tapping operation when notified from the position determination unit that the position of the correction member exceeds a preset range. The optical apparatus according to any one of the above.
前記光学機器に加わる振れの角速度及び前記補正部材の位置を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した角速度検出信号及び位置検出信号を用いて前記補正部材の駆動制御量を算出して該補正部材の駆動制御を行う制御ステップを有し、
前記制御ステップは、
前記位置検出信号に対し、前記光学機器に外乱が加わっていない状態における位置制御のゲイン特性に係る逆特性のデータを用いて逆特性変換を行うことにより、前記光学機器に加わった加速度外乱を推定する外乱推定ステップと、
前記外乱推定ステップで推定された加速度外乱の大きさが閾値以上である場合にタッピング動作が行われたと判定するタップ検出ステップと、
前記タップ検出ステップでのタッピング動作の検出中、前記補正部材をタッピング動作が検出されたときの位置に留めておくよう防振制御特性を変更する特性変更ステップを有することを特徴とする光学機器の制御方法。 A control method executed by an optical device that performs a function corresponding to a tapping operation of hitting the device body and corrects image blur by driving a correction member in a direction orthogonal to the optical axis,
A detection step of detecting an angular velocity of shake applied to the optical device and a position of the correction member;
A control step of performing drive control of the correction member by calculating a drive control amount of the correction member using the angular velocity detection signal and the position detection signal detected in the detection step;
The control step includes
Acceleration disturbance applied to the optical device is estimated by performing inverse characteristic conversion on the position detection signal using inverse characteristic data related to gain characteristics of position control in a state in which no disturbance is applied to the optical device. A disturbance estimation step,
A tap detection step of determining that the tapping operation has been performed when the magnitude of the acceleration disturbance estimated in the disturbance estimation step is equal to or greater than a threshold;
An optical apparatus comprising: a characteristic changing step of changing an image stabilization control characteristic so that the correction member is held at a position when the tapping action is detected during the detection of the tapping action in the tap detecting step. Control method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010236273A JP2012088596A (en) | 2010-10-21 | 2010-10-21 | Optical device and control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010236273A JP2012088596A (en) | 2010-10-21 | 2010-10-21 | Optical device and control method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012088596A true JP2012088596A (en) | 2012-05-10 |
Family
ID=46260256
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010236273A Pending JP2012088596A (en) | 2010-10-21 | 2010-10-21 | Optical device and control method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012088596A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015102669A (en) * | 2013-11-25 | 2015-06-04 | キヤノン株式会社 | Image shake correction device and control method thereof, optical equipment, and imaging device |
WO2014193551A3 (en) * | 2013-05-29 | 2015-08-20 | Allegro Microsystems, Llc | System and method for controlling a motor |
-
2010
- 2010-10-21 JP JP2010236273A patent/JP2012088596A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014193551A3 (en) * | 2013-05-29 | 2015-08-20 | Allegro Microsystems, Llc | System and method for controlling a motor |
US9291876B2 (en) | 2013-05-29 | 2016-03-22 | Allegro Microsystems, Llc | System and method for controlling a motor |
JP2015102669A (en) * | 2013-11-25 | 2015-06-04 | キヤノン株式会社 | Image shake correction device and control method thereof, optical equipment, and imaging device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5822430B2 (en) | Image shake correction apparatus and imaging apparatus having the same | |
JP6150655B2 (en) | Image shake correction apparatus and control method therefor, lens barrel, optical apparatus, and imaging apparatus | |
US9883104B2 (en) | Control apparatus, image pickup apparatus, control method, and non-transitory computer-readable storage medium which are capable of performing tilt correction | |
US8767079B2 (en) | Image capture apparatus and control method thereof | |
US9635265B2 (en) | Image processing apparatus and method of controlling the same | |
JP5501119B2 (en) | Imaging apparatus and control method thereof | |
US9641758B2 (en) | Image blur correction apparatus, lens apparatus, image pickup apparatus, method of controlling image blur correction apparatus, and non-transitory computer-readable storage medium | |
JP6833461B2 (en) | Control device and control method, imaging device | |
JP2012015641A5 (en) | ||
JP2015031779A (en) | Image shake correction device and control method for the same, lens barrel, optical device and imaging device | |
KR20120137275A (en) | Shake compensation apparatus, shake compensation control method, and image capturing apparatus and control method thereof | |
JP2017097297A (en) | Image shake correction device and image shake correction control method, program and recording medium | |
JP2012048138A5 (en) | ||
JP5247782B2 (en) | Optical apparatus, imaging apparatus including the same, and control method of optical apparatus | |
JP5744426B2 (en) | Optical apparatus and control method thereof | |
JP4621726B2 (en) | Camera shake correction device, camera shake correction program, imaging device, imaging program | |
JP2012008468A5 (en) | ||
JP2012088596A (en) | Optical device and control method thereof | |
JP6173134B2 (en) | Image blur correction apparatus and control method thereof | |
JP2012090149A (en) | Optical device and control method for the same | |
US9961263B2 (en) | Imaging apparatus including a camera shake correction function for correcting image blur | |
JP2011118073A (en) | Image blur correcting apparatus | |
JP2011259394A (en) | Tilt detection device, shake correction device, imaging device, and control method thereof | |
JP2006293218A (en) | Photographic system | |
JP2012018328A (en) | Optical apparatus, image pickup apparatus, and control method of optical apparatus |