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JP2020177185A - 振れ補正装置、方法、カメラ本体及びレンズ装置 - Google Patents

振れ補正装置、方法、カメラ本体及びレンズ装置 Download PDF

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JP2020177185A
JP2020177185A JP2019081035A JP2019081035A JP2020177185A JP 2020177185 A JP2020177185 A JP 2020177185A JP 2019081035 A JP2019081035 A JP 2019081035A JP 2019081035 A JP2019081035 A JP 2019081035A JP 2020177185 A JP2020177185 A JP 2020177185A
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Takehiro Abe
雄大 阿部
智大 島田
Tomohiro Shimada
智大 島田
優馬 小宮
Yuma KOMIYA
優馬 小宮
修也 楠本
Shuya Kusumoto
修也 楠本
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Abstract

【課題】カメラ本体を三脚等に固定して撮影する場合に、撮影動作により生じるカメラ本体の振動に伴う撮影画像への影響を適切に抑制することができる振れ補正装置、方法、カメラ本体及びレンズ装置を提供する。【解決手段】カメラ本体が三脚等により静止状態である場合には、振れ補正用の制御対象である撮像素子201をフィードバック制御する際の目標値を、撮像素子201の基準の保持位置である基準位置にする。また、カメラ本体が静止状態である場合には、複数のフィードバック制御系を構成する制御回路272X,272Y1,272Y2の制御パラメータとして、フォーカルプレーンシャッタの先幕の衝突に伴う撮像素子201の振動に対する複数の第1制御パラメータを設定することで、カメラ本体の振動に伴う撮影画像への影響をより適切に抑制することができる。【選択図】 図6

Description

本発明は振れ補正装置、方法、カメラ本体及びレンズ装置に係り、特に撮影動作により生じるカメラ本体の振動に伴う撮影画像への影響を抑制する技術に関する。
従来、カメラ本体を三脚に固定して撮影する場合でも、撮影時の機械的衝撃(クイックリターンミラーの跳ね上がりに伴うミラーショックや、フォーカルプレーンシャッタの先幕の衝突に伴うシャッタショック)によりカメラ本体が振動し、撮影画像の画質が劣化するという問題がある。
この問題を解決するために、特許文献1に記載の振れ補正装置は、像振れを補正するための補正レンズを有する防振ユニットと、防振ユニットの固有振動数を記憶するレンズメモリと、このレンズメモリに記憶された防振ユニットの固有振動数を用いて、防振ユニットを制御する制御部とを備えている。
特開2010−249942号公報
本発明は、カメラの振動に伴う撮影画像への影響を適切に抑制することができる振れ補正装置、方法、カメラ本体及びレンズ装置を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するため、本発明の一の態様に係る振れ補正装置は、メカニカル駆動部を備えたカメラ本体、又はカメラ本体に装着されるレンズ装置に移動自在に配設された振れ補正用の制御対象と、カメラ本体又はレンズ装置の静止状態を判別する判別部と、制御対象を、光軸方向に垂直でかつ互いに直交する軸方向及び/又は軸回り方向又は光軸方向の軸回り方向にそれぞれ駆動する複数の駆動部と、制御対象の軸方向及び/又は軸回り方向の移動を検出する複数の位置検出部と、少なくとも複数の位置検出部により検出される複数の位置情報に基づいて、複数の駆動部をそれぞれ制御する各駆動部に対応する複数のフィードバック制御系を有する制御部と、判別部によりカメラ本体又はレンズ装置が静止状態であると判別されると、メカニカル駆動部の駆動に伴う制御対象の振動に対する複数の第1制御パラメータを、複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定する制御パラメータ設定部と、を備え、制御部は、判別部によりカメラ本体又はレンズ装置が静止状態であると判別されると、制御対象の基準の保持位置である基準位置を目標値として、複数の位置情報に基づいて複数の駆動部をそれぞれフィードバック制御する。
本発明の一の態様によれば、カメラ本体又はレンズ装置が三脚等により静止状態である場合には、振れ補正用の制御対象をフィードバック制御する際の制御対象の目標値を、制御対象の基準の保持位置である基準位置にする。これにより、目標値にカメラ本体の振動の影響が加わらず、制御対象は、基準の保持位置に保持されるように制御され、カメラ本体の振動に伴う撮影画像への影響を適切に抑制することができる。また、カメラ本体又はレンズ装置が三脚等により静止状態である場合には、複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして、通常の手持ち撮影時の手振れ補正における制御パラメータではなく、メカニカル駆動部の駆動に伴う制御対象の振動に対する複数の第1制御パラメータを設定することで、カメラ本体の振動に伴う撮影画像への影響をより適切に抑制することができる。
本発明の他の態様に係る振れ補正装置において、複数の位置検出部の検出出力に基づいてメカニカル駆動部の駆動により発生する制御対象の基準位置からの移動を示す移動情報を計算する移動計算部と、複数の第1制御パラメータを記憶する第1記憶部と、撮影前にメカニカル駆動部を駆動させ、移動計算部により計算された移動情報を測定結果として取得する測定結果取得部と、測定結果に基づいて複数の新第1制御パラメータを決定し、決定した複数の新第1制御パラメータを、複数の第1制御パラメータとして第1記憶部に記憶させるパラメータ決定部と、を備え、制御パラメータ設定部は、第1記憶部に記憶された複数の第1制御パラメータを読み出して複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定することが好ましい。
本発明の他の態様によれば、撮影前にメカニカル駆動部を駆動させたときの、制御対象の基準位置からの移動情報を測定結果として取得し、この測定結果に基づいて決定した複数の新第1制御パラメータを、複数の第1制御パラメータとして使用することで、本撮影時における撮影環境(使用する三脚、撮影姿勢、交換レンズの種類、三脚の設置場所など)に適した複数の第1制御パラメータを使用することができ、カメラ本体の振動に伴う撮影画像への影響を適切に抑制することができる。
本発明の更に他の態様に係る振れ補正装置において、測定結果取得部は、第1記憶部に記憶された複数の第1制御パラメータを校正する場合、撮影前にメカニカル駆動部を駆動させ、移動計算部により計算された移動情報を今回の測定結果として取得し、パラメータ決定部は、今回の測定結果に基づいて複数の新第1制御パラメータを決定し、決定した複数の新第1制御パラメータにより、第1記憶部に記憶された複数の第1制御パラメータを更新することが好ましい。
本発明の更に他の態様に係る振れ補正装置において、光軸方向に垂直でかつ互いに直交する第1軸及び第2軸の各軸方向におけるカメラ本体又はレンズ装置の加速度を検出する加速度検出部と、加速度検出部の検出出力に基づいてメカニカル駆動部の駆動により発生するカメラ本体又はレンズ装置の振動方向の振動を示す振動情報を計測する振動計算部と、を備え、測定結果取得部は、今回の撮影前にメカニカル駆動部を駆動させ、移動計算部により計算された移動情報と、振動計算部により計測された振動情報とを今回の測定結果として取得することが好ましい。
本発明の更に他の態様に係る振れ補正装置において、前回校正したときの移動情報及び振動情報を第1測定結果として記憶する第2記憶部と、今回の測定結果と第1測定結果とを比較し、今回の測定結果と第1測定結果とが同一の場合、又は今回の測定結果が第1測定結果よりも良化した場合に撮影が可能な撮影モードに切り替え、今回の測定結果が第1測定結果よりも悪化した場合に、第1記憶部に記憶された複数の第1制御パラメータを校正する校正モードに切り替えるモード切替部と、を備え、パラメータ決定部は、校正モードの場合、今回の測定結果に基づいて複数の新第1制御パラメータを決定し、かつ前回の測定結果を今回の測定結果により更新し、新第1制御パラメータの決定後、メカニカル駆動部を駆動させ、複数の位置検出部の検出出力に基づいて新たな今回の測定結果を取得し、新たな今回の測定結果と更新した前回の測定結果とを比較し、今回の測定結果が前回の測定結果よりも改善されている場合、今回の測定結果に基づいて複数の新第1制御パラメータを決定し、かつ前回の測定結果を今回の測定結果により更新し、今回の測定結果が前回の測定結果よりも悪化する場合、前回の測定結果に基づいて決定された複数の新第1制御パラメータを、複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして決定し、かつ前回の測定結果により第2記憶部に記憶された第1測定結果を更新することが好ましい。これにより、複数の第1制御パラメータとして、適切な制御パラメータに収束したものを使用することができる。
本発明の更に他の態様に係る振れ補正装置において、複数の位置検出部は、第1軸及び第2軸の各軸方向における制御対象の位置をそれぞれ検出する第1位置検出部及び第2位置検出部と、第2位置検出部とは異なる位置に設けられ、第2軸の軸方向における制御対象の位置を検出する第3位置検出部とを有し、複数のフィードバック制御系は、第1位置検出部、第2位置検出部及び第3位置検出部に対応する第1フィードバック制御系、第2フィードバック制御系、及び第3フィードバック制御系からなり、移動計算部は、第1位置検出部、第2位置検出部及び第3位置検出部の3つの検出出力に基づいて、制御対象の基準位置からの移動を示す3つの移動情報を計算し、第1記憶部は、第1フィードバック制御系、第2フィードバック制御系、及び第3フィードバック制御系に対応する3つの第1制御パラメータを記憶し、パラメータ決定部は、移動計算部により計算された3つの移動情報に基づいて3つの新第1制御パラメータを決定し、決定した3つの新第1制御パラメータにより、第1記憶部に記憶された3つの第1制御パラメータを更新することが好ましい。
本発明の更に他の態様に係る振れ補正装置において、加速度検出部の検出出力を高周波数帯域及び低周波数帯域に分離するハイパスフィルタ及びローパスフィルタを備え、振動計算部は、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタにより分離された高周波数帯域及び低周波数帯域の出力に基づいて、高周波数帯域及び低周波数帯域に対応する2つの振動情報を計測し、パラメータ決定部は、移動計算部により計算された3つの移動情報の増減からなる8つの組み合せ、及び振動計算部により計算された2つの振動情報の増減からなる4つの組み合せに基づいて3つの新第1制御パラメータを決定し、決定した3つの新第1制御パラメータにより、第1記憶部に記憶された3つの第1制御パラメータを更新することが好ましい。
本発明の更に他の態様に係る振れ補正装置において、カメラ本体又はレンズ装置の振れを検出する振れ検出部を備え、第1記憶部は、カメラ本体が手持ち状態の場合のカメラ本体の振れに対して複数の第2制御パラメータを記憶し、制御部は、判別部によりカメラ本体又はレンズ装置が手持ち状態であると判別されると、振れ検出部の検出出力に基づいて複数の駆動部に対応する振れ補正用の複数の目標値を生成し、複数の目標値と複数の位置情報に基づいて複数の駆動部をそれぞれフィードバック制御し、制御パラメータ設定部は、判別部によりカメラ本体又はレンズ装置が手持ち状態であると判別されると、第1記憶部から複数の第2制御パラメータを読み出し、複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定することが好ましい。
本発明の更に他の態様に係る振れ補正装置において、メカニカル駆動部は、フォーカルプレーンシャッタ及びクイックリターンミラーのうちの少なくとも1つを含む。
本発明の更に他の態様に係る振れ補正装置において、判別部は、カメラ本体又はレンズ装置の振れを検出する振れ検出部、又は手振れ補正設定部を含み、判別部は、振れ検出部によりカメラ本体又はレンズ装置の振れが検出されない場合、又は手振れ補正設定部がOFFに設定された場合、カメラ本体又はレンズ装置が静止状態であると判別することが好ましい。
本発明の更に他の態様に係る振れ補正装置において、制御対象は、カメラ本体に設けられた撮像素子、又はレンズ装置に設けられた振れ補正用レンズである。
本発明の更に他の態様に係る振れ補正装置において、制御パラメータ設定部が複数のフィードバック制御系にそれぞれ設定する制御パラメータは、フィードバックゲインであることが好ましい。
更に他の態様に係る発明は、メカニカル駆動部を備えたカメラ本体、又はカメラ本体に装着されるレンズ装置に移動自在に配設された振れ補正用の制御対象と、制御対象を光軸方向に垂直でかつ互いに直交する軸方向及び/又は軸回り方向又は光軸方向の軸回り方向にそれぞれ駆動する複数の駆動部と、制御対象の軸方向及び/又は軸回り方向の移動を検出する複数の位置検出部と、少なくとも複数の位置検出部により検出される複数の位置情報に基づいて、複数の駆動部をそれぞれ制御する各駆動部に対応する複数のフィードバック制御系を有する制御部と、を備えた振れ補正装置の振れ補正方法において、判別部によりカメラ本体が手持ち状態にあるか、又は静止状態にあるかを判別するステップと、カメラ本体又はレンズ装置又はレンズ装置が静止状態であると判別されると、制御パラメータ設定部が、メカニカル駆動部の駆動に伴う制御対象の振動に対する複数の第1制御パラメータを第1記憶部から取得し、複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定するステップと、制御部が、制御対象の基準の保持位置である基準位置を目標値として、複数の位置検出部により検出される複数の位置情報に基づいて複数の駆動部をそれぞれフィードバック制御するステップと、を含む。
本発明の更に他の態様に係る振れ補正方法において、撮影前にメカニカル駆動部を駆動させ、複数の位置検出部の検出出力に基づいてメカニカル駆動部の駆動により発生する制御対象の基準位置から移動を示す移動情報を、今回の測定結果として取得するステップと、取得した今回の測定結果と、第2記憶部に記憶された第1測定結果であって、前回校正したときの移動情報である第1測定結果とを比較し、今回の測定結果と第1測定結果とが同一の場合、又は今回の測定結果が第1測定結果よりも良化した場合に撮影が可能な撮影モードにするステップと、を含むことが好ましい。
本発明の更に他の態様に係る振れ補正方法において、今回の測定結果が第2記憶部に記憶された第1測定結果よりも悪化した場合、撮影モードから第1記憶部に記憶された複数の第1制御パラメータを校正する校正モードに切り替えるステップと、校正モードの場合、今回の測定結果に基づいて複数の新第1制御パラメータを決定し、決定した複数の新第1制御パラメータを、複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定し、かつ前回の測定結果を今回の測定結果により更新するステップと、新第1制御パラメータの設定後、メカニカル駆動部を駆動させ、複数の位置検出部の検出出力に基づいて新たな今回の測定結果を取得するステップと、新たな今回の測定結果と更新した前回の測定結果とを比較し、今回の測定結果が前回の測定結果よりも改善されている場合、今回の測定結果に基づいて複数の新第1制御パラメータを決定し、決定した複数の新第1制御パラメータを、複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定し、かつ前回の測定結果を今回の測定結果により更新するステップと、校正モードの場合に前回の測定結果を今回の測定結果により更新する処理を1回以上繰り返し、今回の測定結果が前回の測定結果よりも悪化する場合、前回の測定結果に基づいて決定された複数の新第1制御パラメータを、複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定し、かつ複数の新第1制御パラメータにより第1記憶部に記憶された複数の第1制御パラメータを校正し、かつ前回の測定結果により第2記憶部に記憶された第1測定結果を更新するステップと、を含むことが好ましい。
本発明の更に他の態様に係る振れ補正方法において、カメラ本体が手持ち状態にあると判別されると、第1記憶部からカメラ本体が手持ち状態の場合のカメラ本体の振れに対する複数の第2制御パラメータを取得し、複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定するステップと、カメラ本体又はレンズ装置の振れを検出する振れ検出部の検出出力に基づいて複数の駆動部に対応する振れ補正用の複数の目標値を生成し、生成した複数の目標値と複数の位置検出部により検出される複数の位置情報とに基づいて複数の駆動部をそれぞれフィードバック制御するステップと、を含むことが好ましい。
更に他の態様に係る発明は、上記の振れ補正装置を備えたカメラ本体である。
更に他の態様に係る発明は、上記の振れ補正装置を備えたレンズ装置である。
本発明によれば、カメラの振動に伴う撮影画像への影響を適切に抑制することができる。
図1は、本発明に係る振れ補正装置を含む撮像装置を斜め前方から見た斜視図である。 図2は、図1に示した撮像装置の背面図である。 図1に示した撮像装置の内部構成の実施形態を示すブロック図である。 スクエア型のフォーカルプレーンシャッタの概略構成を示す正面図である。 図5は、撮像素子駆動部262を含む撮像素子201の移動機構の概略を示す正面図である。 図6は、本発明に係る振れ補正装置の第1実施形態を示すブロック図である。 図7は、パラメータ生成部の第1実施形態を示すブロック図である。 図8は、撮像素子の基準位置に対する3つの位置ずれ量の時間変化を示すグラフである。 図9は、パラメータ生成部の第2実施形態を示すブロック図である。 図10は、パラメータ生成部の第3実施形態を示すブロック図である。 図11は、本発明に係るレンズ装置の内部構成の実施形態を示すブロック図である。 図12は、本発明に係る振れ補正方法の実施形態の一部を示すフローチャートである。 図13は、本発明に係る振れ補正方法の実施形態の他の部分を示すフローチャートである。 図14は、カメラ本体の振動による慣性力により撮像素子が振動する挙動を説明するために用いた図である。 図15は、カメラ本体の振動が筐体を伝搬して撮像素子を振動させる挙動を説明するために用いた図である。
以下、添付図面に従って本発明に係る振れ補正装置、方法、カメラ本体及びレンズ装置の好ましい実施形態について説明する。
まず本実施形態の理解のために、特許文献1の説明を行う。特許文献1に記載の三脚振れは、カメラを三脚に固定した状態で撮影動作させた場合に発生する機械的衝撃によりカメラが振動する振れであり、特許文献1に記載の振れ補正装置は、カメラを三脚に固定して撮影する場合も角速度センサにより検出したカメラの振れ角速度を時間積分して振れ角度に換算し、この換算した振れ角度に対応する補正レンズの目標位置を演算している。
しかしながら、三脚固定状態の撮影時の機械的衝撃により発生するカメラの振れ(振幅)よりも振れ補正用の制御対象(補正レンズ等)の振れが大きくなるという問題がある。
以下、その理由について、図14及び図15を参照しながら説明する。
図14及び図15において、1はカメラ本体、2は交換レンズ、3は三脚、4はフォーカルプレーンシャッタ、5は撮像素子であり、カメラ本体1は、BIS(Body Image Stabilizer)機能を備えているものとする。
ここで、BIS機能とは、撮影時に生じるカメラ本体1の振れに対して、撮像素子5を光軸と直交する面内で、振れ方向と反対方向にシフト(回転を含む)させることにより振れ補正を行う機能である。
図14において、撮影時にフォーカルプレーンシャッタ4の先幕がカメラ本体1に衝突すると、カメラ本体1が振動し(図14の左側)、このカメラ本体1の振動により撮像素子5に作用する慣性力(撮像素子5を含む可動部の質量とカメラ本体1の加速度との積に対応する慣性力)により撮像素子5が揺れる(図14の右側)。
また、図15において、撮影時にフォーカルプレーンシャッタ4の先幕がカメラ本体1に衝突すると、カメラ本体1が振動し(図15の下側)、このカメラ本体1の振動が、図15の上側の矢印に示すように、カメラ本体1の筐体を介して撮像素子5に伝搬し、撮像素子5が振動する。
図14に示した「カメラ本体1の振動による慣性力」、及び図15に示した「筐体を伝搬して直接撮像素子5を振動させる」二つの挙動により撮像素子5が振動し、撮像素子5により撮影される画像の解像度が劣化する。
特許文献1には、上記のような課題を示す記載がない。
また、特許文献1に記載の振れ補正装置は、カメラを三脚に固定して撮影する場合も角速度センサにより検出したカメラ本体の振れ角速度を時間積分して振れ角度に換算し、この換算した振れ角度に対応する補正レンズの目標位置を演算するが、この目標位置により補正レンズを制御しても精度よく補正レンズを制御することができないという問題がある。
図14及び図15に示した二つの挙動による撮像素子5の振動(振動方向や移動位置)は、カメラ本体の振動と一致せず、カメラ本体の振れ角速度に基づいて演算される補正レンズの目標位置は必ずしも適切ではないからである。
<撮像装置の外観>
図1は、本発明に係る振れ補正装置を含む撮像装置を斜め前方から見た斜視図であり、図2は図1に示した撮像装置の背面図である。
図1に示すように撮像装置10は、交換レンズ100−1と、交換レンズ100−1が着脱可能なカメラ本体200とから構成されたミラーレスのデジタル一眼カメラである。
図1において、カメラ本体200の前面には、交換レンズ100−1が装着される本体マウント248(図3)と、光学ファインダのファインダ窓20等が設けられ、カメラ本体200の上面には、主としてシャッタレリーズボタン22、シャッタスピードダイヤル23、露出補正ダイヤル24、電源レバー25、及び内蔵フラッシュ30が設けられている。
また、図2に示すようにカメラ本体200の背面には、主として液晶ディスプレイ等からなるモニタ216、光学ファインダの接眼部26、MENU/OKキー27、十字キー28、再生ボタン29等が設けられている。
モニタ216は、撮像モード時にライブビュー画像を表示したり、再生モード時に撮像した画像を再生表示する他、各種のメニュー画面を表示する表示部として機能する。MENU/OKキー27は、モニタ216の画面上にメニューを表示させる指令を行うためのメニューボタンとしての機能と、選択内容の確定及び実行などを指令するOKボタンとしての機能とを兼備した操作キーである。
十字キー28は、上下左右の4方向の指示を入力する操作部であり、メニュー画面から項目を選択したり、各メニューから各種設定項目の選択を指示したりするボタンとして機能する。また、十字キー28の上キー及び下キーは撮像時のズームスイッチあるいは再生モード時の再生ズームスイッチとして機能し、左キー及び右キーは再生モード時のコマ送り(順方向及び逆方向送り)ボタンとして機能する。再生ボタン29は、撮像記録した静止画又は動画をモニタ216に表示させる再生モードに切り替えるためのボタンである。
<撮像装置の内部構成>
[交換レンズ]
図3は、撮像装置10の内部構成の実施形態を示すブロック図である。
撮像装置10を構成する撮像光学系として機能する交換レンズ100−1は、カメラ本体200の通信規格に沿って製造されたものであり、後述するようにカメラ本体200との間で通信を行うことができる交換レンズである。この交換レンズ100−1は、撮像光学系102、フォーカスレンズ制御部116、絞り制御部118、レンズ側CPU(Central Processing Unit)120、フラッシュROM(Read Only Memory)126、レンズ側通信部150、及びレンズマウント160を備える。
交換レンズ100−1の撮像光学系102は、フォーカスレンズを含むレンズ群104及び絞り108を含む。
フォーカスレンズ制御部116は、レンズ側CPU120からの指令にしたがってフォーカスレンズを移動させ、フォーカスレンズの位置(合焦位置)を制御する。絞り制御部118は、レンズ側CPU120からの指令にしたがって絞り108を制御する。
レンズ側CPU120は、交換レンズ100−1を統括制御するもので、ROM124及びRAM(Random Access Memory)122を内蔵している。
フラッシュROM126は、カメラ本体200からダウンロードされたプログラム等を格納する不揮発性のメモリである。
レンズ側CPU120は、ROM124又はフラッシュROM126に格納された制御プログラムに従い、RAM122を作業領域として、交換レンズ100−1の各部を統括制御する。
レンズ側通信部150は、レンズマウント160がカメラ本体200の本体マウント248に装着されている状態で、レンズマウント160に設けられた複数の信号端子(レンズ側信号端子)を介してカメラ本体200との通信を行う。即ち、レンズ側通信部150は、レンズ側CPU120の指令にしたがって、レンズマウント160及び本体マウント248を介して接続されたカメラ本体200の本体側通信部246との間で、リクエスト信号、回答信号の送受信(双方向通信)を行い、撮像光学系102の各光学部材のレンズ情報(フォーカスレンズの位置情報、焦点距離情報及び絞り情報等)を、カメラ本体200に通知する。
また、交換レンズ100−1は、フォーカスレンズの位置情報、及び絞り情報を検出する検出部(図示せず)を備えている。ここで、絞り情報とは、絞り108の絞り値(F値)、絞り108の開口径等を示す情報である。以下、本例では、絞り情報としてF値を使用する。
レンズ側CPU120は、カメラ本体200からのレンズ情報のリクエストに応えるために、検出されたフォーカスレンズの位置情報及び絞り情報を含む各種のレンズ情報をRAM122に保持することが好ましい。また、レンズ情報は、カメラ本体200からのレンズ情報の要求があると検出され、又は光学部材が駆動されるときに検出され、又は一定の周期(動画のフレーム周期よりも十分に短い周期)で検出され、検出結果を保持することができる。
[カメラ本体]
図3に示す撮像装置10を構成するカメラ本体200は、撮像素子201、撮像素子制御部202、アナログ信号処理部203、A/D(Analog/Digital)変換器204、画像入力コントローラ205、デジタル信号処理部206、RAM207、圧縮伸張処理部208、メディア制御部210、メモリカード212、表示制御部214、液晶モニタ216、本体側CPU220、操作部222、フラッシュROM226、ROM228、AF(Autofocus)制御部230、AE(Auto Exposure)制御部232、ホワイトバランス補正部234、無線通信部236、GPS(Global Positioning System)受信部238、電源制御部240、バッテリ242、本体側通信部246、本体マウント248、内蔵フラッシュ30(図1)を構成するフラッシュ発光部250、フラッシュ制御部252、フォーカルプレーンシャッタ(FPS:focal-plane shutter)254、FPS制御部259、振れ制御部260、撮像素子駆動部262、振れ検出部264、及び位置検出部266を備える。
撮像素子201は、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型のカラー撮像素子により構成されている。尚、撮像素子201は、CMOS型に限らず、CCD(Charge Coupled Device)型の撮像素子でもよい。
撮像素子201は、x方向(水平方向)及びy方向(垂直方向)に二次元的に配列された光電変換素子(フォトダイオード)で構成される複数の画素上に、赤(R)、緑(G)及び青(B)のカラーフィルタが、周期的色配列(例えば、ベイヤ配列、X−Trans(登録商標)等)で配設され、各フォトダイオード上にはマイクロレンズが配置されている。
交換レンズ100−1の撮像光学系102によって撮像素子201の受光面に結像された被写体の光学像は、撮像素子201によって電気信号に変換される。撮像素子201の各画素には、入射する光量に応じた電荷が蓄積され、撮像素子201からは各画素に蓄積された電荷量(信号電荷)に応じた電気信号が画像信号として読み出される。
撮像素子制御部202は、本体側CPU220の指令にしたがって撮像素子201から画像信号の読み出し制御を行う。また、撮像素子制御部202は、本体側CPU220からの電子シャッタ制御信号により、撮像素子201の各画素に蓄積にされた電荷を同時に排出させて(一斉にリセットして)、露光を開始させる電子シャッタ機能を有する。
アナログ信号処理部203は、撮像素子201で被写体を撮像して得られたアナログの画像信号に対して、各種のアナログ信号処理を施す。アナログ信号処理部203は、サンプリングホールド回路、色分離回路、AGC(Automatic Gain Control)回路等を含んで構成されている。AGC回路は、撮像時の感度(ISO感度(ISO:International Organization for Standardization))を調整する感度調整部として機能し、入力する画像信号を増幅する増幅器のゲインを調整し、画像信号の信号レベルが適切な範囲に入るようにする。A/D変換器204は、アナログ信号処理部203から出力されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換する。
静止画又は動画の撮像時に撮像素子201、アナログ信号処理部203、及びA/D変換器204を介して出力されるRGBの画素毎の画像データ(モザイク画像データ)は、画像入力コントローラ205からRAM207に入力され、一時的に記憶される。尚、撮像素子201がCMOS型撮像素子である場合、アナログ信号処理部203及びA/D変換器204は、撮像素子201内に内蔵されていることが多い。
デジタル信号処理部206は、RAM207に格納されている画像データに対して、各種のデジタル信号処理を施す。デジタル信号処理部206は、RAM207に記憶されている画像データを適宜読み出し、読み出した画像データに対してオフセット処理、感度補正を含むゲイン・コントロール処理、ガンマ補正処理、デモザイク処理(デモザイキング処理、同時化処理とも言う)、RGB/YCrCb変換処理等のデジタル信号処理を行い、デジタル信号処理後の画像データを再びRAM207に記憶させる。尚、デモザイク処理とは、例えば、RGB3色のカラーフィルタからなる撮像素子の場合、RGBからなるモザイク画像から画素毎にRGB全ての色情報を算出する処理であり、モザイクデータ(点順次のRGBデータ)から同時化されたRGB3面の画像データを生成する。
RGB/YCrCb変換処理は、同時化されたRGBデータを輝度データ(Y)及び色差データ(Cr、Cb)に変換する処理である。
圧縮伸張処理部208は、静止画又は動画の記録時に、一旦RAM207に格納された非圧縮の輝度データY及び色差データCb,Crに対して圧縮処理を施す。静止画の場合には、例えばJPEG(Joint Photographic coding Experts Group)形式で圧縮し、動画の場合には、例えばH.264形式で圧縮する。圧縮伸張処理部208により圧縮された画像データは、メディア制御部210を介してメモリカード212に記録される。また、圧縮伸張処理部208は、再生モード時にメディア制御部210を介してメモリカード212から得た圧縮された画像データに対して伸張処理を施し、非圧縮の画像データを生成する。
メディア制御部210は、圧縮伸張処理部208で圧縮された画像データを、メモリカード212に記録する制御を行う。また、メディア制御部210は、メモリカード212から、圧縮された画像データを読み出す制御を行う。
表示制御部214は、RAM207に格納されている非圧縮の画像データを、液晶モニタ216に表示させる制御を行う。液晶モニタ216は、液晶表示デバイスにより構成されているが、液晶モニタ216の代わりに有機エレクトロルミネッセンスなどの表示デバイスによって構成してもよい。
液晶モニタ216にライブビュー画像を表示させる場合には、デジタル信号処理部206で連続的に生成されたデジタルの画像信号が、RAM207に一時的に記憶される。表示制御部214は、このRAM207に一時記憶されたデジタルの画像信号を表示用の信号形式に変換して、液晶モニタ216に順次出力する。これにより、液晶モニタ216に撮像画像がリアルタイムに表示され、液晶モニタ216を電子ビューファインダとして使用することができる。
シャッタレリーズボタン22は、静止画や動画の撮像指示を入力するための撮像指示部であり、いわゆる「半押し」と「全押し」とからなる2段ストローク式のスイッチで構成されている。
静止画撮像モードの場合、シャッタレリーズボタン22が半押しされることによってS1オンの信号、半押しから更に押し込む全押しがされることによってS2オンの信号が出力され、S1オン信号が出力されると、本体側CPU220は、AF制御(自動焦点調節)及びAE制御(自動露出制御)などの撮影準備処理を実行し、S2オン信号が出力されると、静止画の撮像処理及び記録処理を実行する。
尚、AF制御及びAE制御は、それぞれ操作部222によりオートモードが設定されている場合に自動的に行われ、マニュアルモードが設定されている場合には、AF制御及びAE制御が行われないことは言うまでもない。
また、動画撮像モードの場合、シャッタレリーズボタン22が全押しされることによってS2オンの信号が出力されると、カメラ本体200は、動画の記録を開始する動画記録モードになり、動画の画像処理及び記録処理を実行し、その後、シャッタレリーズボタン22が再び全押しされることによってS2オンの信号が出力されると、カメラ本体200は、スタンバイ状態になり、動画の記録処理を一時停止する。
尚、シャッタレリーズボタン22は半押しと全押しとからなる2段ストローク式のスイッチの形態に限られず、1回の操作でS1オンの信号、S2オンの信号を出力しても良く、それぞれ個別のスイッチを設けてS1オンの信号、S2オンの信号を出力しても良い。
また、タッチ式パネル等により操作指示を行う形態では、これら操作手段としてタッチ式パネルの画面に表示される操作指示に対応する領域をタッチすることで操作指示を出力するようにしても良く、撮影準備処理や撮像処理を指示するものであれば操作手段の形態はこれらに限られない。
撮像により取得された静止画又は動画は、圧縮伸張処理部208により圧縮され、圧縮された画像データは、撮像日時、GPS情報、撮像条件(F値、シャッタスピード、ISO感度等)の所要の付属情報が、ヘッダに付加された画像ファイルとされた後、メディア制御部210を介してメモリカード212に格納される。
本体側CPU220は、カメラ本体200全体の動作及び交換レンズ100−1の光学部材の駆動等を統括制御するもので、シャッタレリーズボタン22を含む操作部222等からの入力に基づき、カメラ本体200の各部及び交換レンズ100−1を制御する。
フラッシュROM226は、読み取り及び書き込みが可能な不揮発性メモリであり、設定情報を記憶する。
ROM228には、本体側CPU220が実行するカメラ制御プログラム、撮像素子201の欠陥情報、画像処理等に使用する各種のパラメータやテーブルが記憶されている。本体側CPU220は、ROM228に格納されたカメラ制御プログラムにしたがい、RAM207を作業領域としながらカメラ本体200の各部、及び交換レンズ100−1を制御する。
AF検出部230は、デジタルの画像信号に基づいて、AF制御に必要な数値を算出する。いわゆるコントラストAFの場合、例えば所定のAFエリア内におけるG信号の高周波成分の積算値(焦点評価値)を算出する。本体側CPU220は、AF制御時に焦点評価値が最大となる位置(即ち、コントラストが最大になる位置)に交換レンズ100−1のレンズ群104に含まれるフォーカスレンズを移動させる。尚、AFは、コントラストAFには限定されず、例えば、撮像素子に設けられた位相差検出用画素の画素データに基づいてデフォーカス量を検出し、このデフォーカス量がゼロになるようにフォーカスレンズを移動させる位相差AFを行うものでもよい。
AE制御部232は、被写体の明るさ(被写体輝度)を検出する部分であり、被写体輝度に対応するAE制御及びAWB(Auto White Balance)制御に必要な数値(露出値(EV値(exposure value)))を算出する。AE制御部232は、撮像素子201を介して取得した画像の輝度、画像の輝度の取得時のシャッタスピード及びF値によりEV値を算出する。
本体側CPU220は、AE制御部232から得たEV値に基づいて所定のプログラム線図からF値、シャッタスピード及びISO感度を決定し、AE制御を行うことができる。
ホワイトバランス補正部234は、RGBデータ(Rデータ、Gデータ及びBデータ)の色データ毎のホワイトバランスゲイン(WB(White Balance)ゲイン)Gr,Gg,Gbを算出し、Rデータ、Gデータ及びBデータに、それぞれ算出したWBゲインGr,Gg,Gbを乗算することによりホワイトバランス補正を行う。ここで、WBゲインGr,Gg,Gbの算出方法としては、被写体の明るさ(EV値)によるシーン認識(屋外、屋内の判定等)及び周囲光の色温度等に基づいて被写体を照明している光源種を特定し、予め光源種毎に適切なWBゲインが記憶されている記憶部から特定した光源種に対応するWBゲインを読み出す方法が考えられるが、少なくともEV値を使用してWBゲインGr,Gg,Gbを求める他の公知の方法が考えられる。
無線通信部236は、Wi-Fi(Wireless Fidelity)(登録商標)、Bluetooth(登録商標)等の規格の近距離無線通信を行う部分であり、周辺のデジタル機器(スマートフォン、等の携帯端末)との間で必要な情報の送受信を行う。
GPS受信部238は、本体側CPU220の指示にしたがって、複数のGPS衛星から送信されるGPS信号を受信し、受信した複数のGPS信号に基づく測位演算処理を実行し、カメラ本体200の緯度、経度、及び高度からなるGPS情報を取得する。取得されたGPS情報は、撮像された画像の撮像位置を示す付属情報として画像ファイルのヘッダに記録することができる。
電源制御部240は、本体側CPU220の指令にしたがって、バッテリ242から供給される電源電圧をカメラ本体200の各部に与える。また、電源制御部240は、本体側CPU220の指令にしたがって、本体マウント248及びレンズマウント160を介して、バッテリ242から供給される電源電圧を交換レンズ100−1の各部に与える。
レンズ電源スイッチ244は、本体側CPU220の指令にしたがって、本体マウント248及びレンズマウント160を介して交換レンズ100−1に与える電源電圧のオン及びオフの切り替えとレベルの切り替えを行う。
本体側通信部246は、本体側CPU220の指令にしたがって、本体マウント248及びレンズマウント160を介して接続された交換レンズ100−1のレンズ側通信部150との間で、リクエスト信号、回答信号の送受信(双方向通信)を行う。尚、本体マウント248には、図1に示すように複数の端子260Aが設けられており、交換レンズ100−1がカメラ本体200に装着(レンズマウント160と本体マウント248とが接続)されると、本体マウント248に設けられた複数の端子260A(図1)と、レンズマウント160に設けられた複数の端子(図示せず)とが電気的に接続され、本体側通信部246とレンズ側通信部150との間で双方向通信が可能になる。
内蔵フラッシュ30(図1)は、例えば、TTL(Through The Lens)自動調光方式のフラッシュであり、フラッシュ発光部250と、フラッシュ制御部252とから構成されている。
フラッシュ制御部252は、フラッシュ発光部250から発光するフラッシュ光の発光量(ガイドナンバー)を調整する機能を有する。即ち、フラッシュ制御部252は、本体側CPU220からのフラッシュ撮像指示に同期してフラッシュ発光部250を発光させ、交換レンズ100−1の撮像光学系102を介して入射する反射光(周囲光を含む)の測光を開始し、測光値が標準露出値に達すると、フラッシュ発光部250からのフラッシュ光の発光を停止させる。
フォーカルプレーンシャッタ254は、撮像装置10のメカシャッタを構成し、撮像素子201の直前に配置される。
図4は、スクエア型のフォーカルプレーンシャッタ254の概略構成を示す正面図である。
図4には、主として複数枚(本例では3枚)のシャッタ羽根で構成された先幕257A及び後幕257Bと、先幕駆動アーム258A,258A及び後幕駆動アーム258B,258Bとが図示されている。
図4では、先幕257A及び後幕257Bがそれぞれ開いた状態(全開した状態)に関して示している。また、図4に示す二点鎖線は、後幕257Bにより露光用開口部255が全閉した状態に関して示している。
先幕駆動アーム258A,258A及び後幕駆動アーム258B,258Bは、それぞれ支軸258a,258a,258b,258bにより露光用開口部255が形成されたシャッタ地板256に回動自在に配設され、3枚のシャッタ羽根で構成された先幕257Aは、先幕駆動アーム258A,258Aに配設され、同様に3枚のシャッタ羽根で構成された後幕257Bは、後幕駆動アーム258B,258Bに配設されている。
先幕駆動アーム258A,258Aと先幕257Aの各シャッタ羽根とは、それぞれ平行リンク機構を構成し、先幕257Aの各シャッタ羽根は、先幕駆動アーム258A,258Aの回動時に互いに平行状態を維持しつつ、露光用開口部255を開閉する。図4上で、先幕駆動アーム258A,258Aが時計回り方向に回動すると、先幕257Aは、開方向に走行し、反時計回り方向に回動すると、先幕257Aは、閉方向に走行する。
同様に、後幕駆動アーム258B,258Bと後幕257Bの各シャッタ羽根とは、それぞれ平行リンク機構を構成し、後幕257Bの各シャッタ羽根は、後幕駆動アーム258B,258Bの回動時に互いに平行状態を維持しつつ、露光用開口部255を開する。図4上で、後幕駆動アーム258B,258Bが時計回り方向に回動すると、後幕257Bは、閉方向に走行し、反時計回り方向に回動すると、後幕257Bは、開方向に走行する。尚、先幕257Aの開方向と、後幕257Bの開方向とは、互いに逆方向である。
FPS制御部259は、本体側CPU220からの指示入力に基づいてFPS駆動部(図示しないチャージモータ、先幕用電磁石及び後幕用電磁石)に制御信号を出力する部分である。
チャージモータにより先幕257A及び後幕257Bがチャージ位置に駆動され、先幕用電磁石及び後幕用電磁石により固定されている状態で、シャッタレリーズボタン22がONされると、FPS制御部259は、先幕257Aをチャージ位置で保持している先幕用電磁石をOFFにし、先幕走行用バネにより先幕257Aを開方向に走行させ、露光用開口部255を開く。
その後、FPS制御部259は、シャッタスピードに対応する時間の経過後に後幕257Bをチャージ位置で保持している後幕用電磁石をOFFにし、後幕走行用バネにより後幕257Bを閉方向に走行させ、露光用開口部255を閉じる。これにより、シャッタスピードに対応する時間だけ撮像素子201を露光させる。
カメラ本体200には、本発明に係る振れ補正装置が設けられている。
本例の振れ補正装置は、撮影時に生じるカメラ本体200に振れに対して、撮像素子201を光軸と直交する面内で、振れ方向と反対方向にシフト(回転を含む)させることにより振れ補正を行う、BIS(Body Image Stabilizer)制御方式の振れ補正装置であり、主として振れ制御部260、撮像素子駆動部262、振れ検出部264、及び位置検出部266から構成されている。
図5は、撮像素子駆動部262を含む撮像素子201の移動機構の概略を示す正面図である。
図5において、撮像素子201の移動機構は、カメラ本体200に固定される固定部262aと、撮像素子201が搭載された可動部262bと、固定部262aに配設されたヨーク部262cとを有している。
可動部262bは、固定部262aに対して3個のボール等により支持され、固定部262aの面内(光軸と直交する面内)で移動可能になっている。いま、図5において、図5上の左右方向(撮像素子201(カメラ本体200)の左右方向)をX方向、上下方向をY方向とすると、可動部262bは、XY平面上でX方向及びY方向に移動することができ、また、XY平面と直交するZ方向(光軸方向)のZ軸回りに回転可能になっている。
尚、カメラ本体200のX方向のX軸(第1軸)回りの回転をピッチ、Y方向のY軸(第2軸)回りの回転をヨー、Z方向のZ軸(光軸)回りの回転をローリングという。
撮像素子駆動部262は、可動部262b(撮像素子201)を移動させるアクチュエータとして、3つのVCM(Voice Coil Motor)262X,262Y1、262Y2を備えている。VCM262X,262Y1、262Y2のコイル部は、それぞれ可動部262bに配設され、固定部262a(ヨーク部262c)には、コイル部に対応するマグネットが配設されている。
VCM262Xは、撮像素子201をX方向に移動させ、VCM262Y1、262Y2は、撮像素子201をY方向に移動させるとともに、回転(ローリング)駆動する。即ち、VCM262Y1、262Y2による移動量の和により撮像素子201をY方向の駆動し、VCM262Y1、262Y2による移動量の差により撮像素子201を回転駆動する。
振れ検出部264は、加速度センサ(加速度検出部)264a及び角速度センサ264b(図6)を備えている。
加速度センサ264aは、直交三軸の各軸方向の加速度を検出するもので、本例ではカメラ本体200のX方向及びY方向の加速度を検出する。
角速度センサ(ジャイロセンサ)264bは、カメラ本体200のピッチ、ヨー、ローリングの各回転方向(α、β、γ)の角速度を検出する。
位置検出部266は、可動部262b(撮像素子201)の移動位置を検出するもので、撮像素子201の基準位置に対する撮像素子201の位置を検出する部分である。位置検出部266は、VCM262Xに対応する位置検出器(第1位置検出部)、VCM262Y1に対応する位置検出器(第2位置検出部)266Y1、及びVCM262Y2に対応する位置検出器(第3位置検出部)266Y2からなり(図6参照)、各位置検出器266X,266Y1,266Y2は、それぞれ撮像素子201のX方向の位置、Y方向の2つの位置に応じた電圧信号を出力するホール素子を備えている。
ここで、図5に示すように、位置検出器266Xは、撮像素子201のX方向の位置(X)を検出し、位置検出器266Y1,266Y2は、撮像素子201のY方向の位置であって、X方向に離間したY方向の2つの位置(Y1,Y2)を検出する。
図3に戻って、振れ制御部260は、振れ検出部264からの振れ検出信号、及び位置検出部266からの位置検出信号に基づいて撮像素子駆動部262(VCM262X,262Y1、262Y2)を制御するものであり、カメラ本体200を手持ち状態で撮影する場合の振れ(手振れ)を補正する機能と、カメラ本体200(又は交換レンズ100−1)が三脚に固定された状態で撮影する場合の振れ(三脚振れ)を補正する機能とを備えている。
三脚振れとは、カメラ本体200内のメカニカル駆動部の動作によりカメラ本体200が振動する場合をいう。本例では、メカニカル駆動部は、フォーカルプレーンシャッタ254であり、カメラ本体200は、撮影時の機械的衝撃(フォーカルプレーンシャッタ254の先幕257Aの衝突に伴うシャッタショック)により振動する。
[振れ補正装置の第1実施形態]
図6は、本発明に係る振れ補正装置の第1実施形態を示すブロック図である。
図6において、振れ補正装置は、図3に示したように振れ制御部260、撮像素子駆動部262として機能するVCM262X,262Y1、262Y2、振れ検出部264、及び位置検出部266の他に、制御パラメータ設定部270、第1記憶部272、及び目標値設定部274を備えている。
また、振れ制御部260は、目標値生成部261、切替部263X,263Y1、263Y2、減算器265X,265Y1、265Y2、及び制御回路267X,267Y1、267Y2から構成されている。
目標値生成部261は、カメラ本体200を手持ち状態で撮影する場合の手振れ補正用の目標値を生成(演算)する部分であり、振れ検出部264の加速度センサ264aからカメラ本体200のX方向及びY方向の加速度信号が加えられ、角速度センサ264bからカメラ本体200のピッチ、ヨー、ローリングの各回転方向(α、β、γ)の角速度信号が加えられ、これらの加速度信号及び角速度信号に基づいて手振れ補正用の複数(3つ)の目標値TX_1、TY1_1、TY2_1を逐次演算する。
目標値生成部261は、加速度センサ264aから入力するX方向及びY方向の加速度信号をそれぞれ時間積分することで、カメラ本体200のX方向及びY方向の並進振れを取得し、角速度センサ264bから入力するからカメラ本体200のピッチ方向及びヨー方向(α、β)の角速度信号を時間積分することで、ピッチ方向及びヨー方向の角度振れを取得する。
カメラ本体200のX方向及びY方向の並進振れ、及びカメラ本体200のピッチ方向及びヨー方向の角度振れは、可動部262b(撮像素子201)をX方向及びY方向に移動させることで、撮影画像の像振れを抑制することができるため、目標値生成部261は、取得したカメラ本体200の並進振れ及び角度振れに基づいて、撮像素子201をX方向及びY方向に移動させる移動指令を生成する。
また、目標値生成部261は、角速度センサ264bから入力するからカメラ本体200のローリング方向(γ)の角速度信号を時間積分することで、ローリング方向の回転振れを取得する。カメラ本体200のローリング方向の回転振れは、撮像素子201を光軸の軸回り方向に回転させることで、撮影画像の像振れを抑制することができるため、目標値生成部261は、取得したカメラ本体200のローリング方向の回転振れに基づいて、撮像素子201を回転させる回転指令(本例では、2つのVCM262Y1、262Y2による移動量の差分に相当する指令)を生成する。
目標値生成部261は、撮像素子201をX方向及びY方向に移動させる移動指令と、撮像素子201をローリング方向に回転させる回転指令とを統合し、それぞれ3つのVCM262X,262Y1、262Y2により撮像素子201を移動させるための、各VCM262X,262Y1、262Y2に対応する手振れ補正用の3つの目標値TX_1、TY1_1、TY2_1を演算し、演算した3つの目標値TX_1、TY1_1、TY2_1を、複数(3つ)のフィードバック制御系(3つのVCM262X,262Y1、262Y2にそれぞれ対応する第1フィードバック制御系、第2フィードバック制御系及び第3フィードバック制御系)のそれぞれの目標値として切替部263X,263Y1,263Y2に出力する。
切替部263X,263Y1、263Y2の他の入力には、目標値設定部274から三脚固定用の3つの目標値TX_2、TY1_2、TY2_2が加えられている。
ここで、三脚固定用の目標値TX_2、TY1_2、TY2_2は、振れ補正の制御対象である撮像素子201の基準の保持位置である基準位置である。撮像素子201の基準位置は、撮像素子201の撮像領域の中心が光軸上にくる位置であり、かつ撮像素子201のローリング角がゼロの位置(カメラ本体200に対して撮像素子201が回転していない位置)である。また、三脚固定用の目標値TX_2、TY1_2、TY2_2は、予め目標値設定部274にて設定された固定値である。
切替部263X,263Y1、263Y2は、カメラ本体200の静止状態を判別する判別部により、カメラ本体200が静止状態でない(手持ち状態である)と判別されると、目標値生成部261から入力する手振れ補正用の目標値TX_1、TY1_1、TY2_1を選択し、選択した手振れ補正用の目標値TX_1、TY1_1、TY2_1をそれぞれ減算器265X,265Y1、265Y2に出力し、判別部によりカメラ本体200が静止状態である(三脚固定状態である)と判別されると、目標値設定部274から三脚固定用の目標値TX_2、TY1_2、TY2_2を選択し、選択した三脚固定用の目標値TX_2、TY1_2、TY2_2をそれぞれ減算器265X,265Y1、265Y2に出力する。
カメラ本体200の静止状態を判別する判別部は、振れ検出部264の検出信号に基づいてカメラ本体200が静止状態であるか否かを判別する。例えば、振れ検出部264の角速度センサ264bにより検出されるカメラ本体200のピッチ、ヨー、ローリングの各回転方向の角速度がそれぞれゼロの場合、カメラ本体200は静止状態(三脚固定状態)であると判別し、カメラ本体200の各回転方向の角速度のうちの少なくとも1つの角速度がゼロでない場合、カメラ本体200は静止状態ではない(手持ち状態である)と判別する。尚、カメラ本体200は静止状態の判別には、加速度センサ264aの検出出力を利用してもよい。
また、カメラ本体200の静止状態を判別する判別部は、振れ検出部264を含むものに限らず、手振れ補正のON/OFFを設定する手振れ補正設定部を含み、手振れ補正設定部により手振れ補正がONに設定されている場合には、カメラ本体200は手持ち状態であると判別し、手振れ補正がOFFに設定されている場合には、カメラ本体200は静止状態(三脚固定状態)であると判別してもよい。更に、判別部は、三脚を検出する三脚検出部を含み、三脚検出部が三脚を検出していない場合には、カメラ本体200は手持ち状態であると判別し、三脚を検出している場合には、カメラ本体200は静止状態(三脚固定状態)であると判別してもよい。
減算器265X,265Y1、265Y2の他の入力(負入力)には、位置検出部266の3つの位置検出器266X,266Y1,266Y2から、撮像素子201の現在位置を示す位置検出信号D、DY1、DY2が加えられており、減算器265X,265Y1、265Y2は、3つの目標値と3つの位置検出信号とのそれぞれの差分を演算し、その差分を示す3つの偏差信号をそれぞれ3つの制御回路267X,277Y1、277Y2に出力する。
制御回路267X,277Y1、277Y2は、例えば、PID(Proportional-Integral-Differential)制御器により構成され、入力する偏差信号に対して比例(P)演算、積分(I)演算及び微分(D)演算を行い、制御対象のVCM262X,262Y1、262Y2への各操作量を演算し、演算した各操作量をそれぞれVCM262X,262Y1、262Y2に出力する。
制御回路267X,277Y1、277Y2には、制御パラメータ設定部270により制御パラメータ(第1制御パラメータ、又は第2制御パラメータ)が設定されており、制御回路267X,277Y1、277Y2は、入力する偏差信号及び設定された制御パラメータに基づいて、VCM262X,262Y1、262Y2に対する操作量をそれぞれ演算する。ここで、制御パラメータは、PID制御器ではそれぞれP制御、I制御、及びD制御に対するフィードバックゲインを含む。
また、第1記憶部272には、三脚固定用の第1制御パラメータと、手持ち状態の手振れ補正用の第2制御パラメータとが記憶されている。
制御パラメータ設定部270は、カメラ本体200が静止状態の場合には、第1記憶部272から三脚固定用の第1制御パラメータを読み出し、読み出した第1制御パラメータを各制御回路267X,267Y1,267Y2の制御パラメータとして設定し、カメラ本体200が手持ち状態の場合には、第1記憶部272から手振れ補正用の第2制御パラメータを読み出し、読み出した第2制御パラメータを各制御回路267X,267Y1,267Y2の制御パラメータとして設定する。
ここで、第1記憶部272に記憶される三脚固定用の第1制御パラメータは、撮影環境(使用する三脚、撮影姿勢、交換レンズの種類、三脚の設置場所など)に応じて適宜変更される可変の制御パラメータであり、手振れ補正用の第2制御パラメータは、手振れ補正に適した固定の制御パラメータである。尚、三脚固定用の第1制御パラメータ、及び第2制御パラメータの変更(校正)の詳細については後述する。
撮像素子201を光軸と直交する平面内で移動させる複数の駆動部として機能するVCM262X,262Y1、262Y2(各コイル)は、各制御回路267X,267Y1,267Y2から加えられる操作量により駆動され、目標値と撮像素子201の現在位置との偏差がゼロになるように撮像素子201を駆動する。
[パラメータ生成部の第1実施形態]
次に、三脚固定用の第1制御パラメータを生成するパラメータ生成部の第1実施形態について説明する。
図7は、パラメータ生成部の第1実施形態を示すブロック図である。
図7において、パラメータ生成部は、移動計算部280、測定結果取得部282−1、パラメータ決定部284−1、及び第1記憶部272から構成される。
三脚固定用の第1制御パラメータは、撮影環境(使用する三脚、撮影姿勢、交換レンズの種類、三脚の設置場所など)に応じて最適な制御パラメータが異なる。三脚固定時の撮影環境により撮像素子201の振動方向等が異なるからである。
カメラ本体200を三脚に固定して撮影を行う場合、本体側CPU220は、三脚固定用の第1制御パラメータを取得するために、パラメータ生成部の各部等を以下の通り動作させる。
まず、本体側CPU220は、本撮影前に三脚固定用の振れ補正を実行させる。図6で説明したように、制御目標値として、三脚固定用の目標値TX_2、TY1_2、TY2_2を設定し、三脚固定用の第1制御パラメータを制御回路267X,277Y1、277Y2に設定する。続いて、メカニカル駆動部(フォーカルプレーンシャッタ254)を駆動させる。
移動計算部280は、位置検出器266X,266Y1,266Y2から、撮像素子201の現在位置を示す位置検出信号D、DY1、DY2に基づいて、フォーカルプレーンシャッタ254の先幕の衝突に伴って発生する撮像素子201の基準位置(三脚固定用の目標値TX_2、TY1_2、TY2_2)からの変動(移動)を示す移動情報を計算する。
図8は、撮像素子201の基準位置に対する3つの位置ずれ量の時間変化を示すグラフであり、目標値TX_2、TY1_2、TY2_2と位置検出信号D、DY1、DY2との3つの偏差信号を示している。3つの偏差信号は、それぞれ個別にかつ時間とともに変化する。
移動計算部280が計算する移動情報は、目標値TX_2、TY1_2、TY2_2と位置検出信号D、DY1、DY2との3つの偏差信号であって、例えばシャッタスピードに対応する時間内における偏差信号の各ピーク値、偏差信号の絶対値の積分値、あるいは画質を劣化させる閾値を超える偏差信号の絶対値の積分値などが考えられる。
移動計算部280により演算された3つの移動情報は、測定結果取得部282−1に出力される。
測定結果取得部282−1は、移動計算部280から入力する3つの移動情報の各移動情報が、前回計算された3つの移動情報に対してそれぞれ増加したか、又は減少したかを示す3ビットの測定結果(即ち、3つの移動情報の増減の8通りの組み合せのうちの何れかを示す情報)を取得し、取得した測定結果をパラメータ決定部284−1に出力する。この測定結果は、撮像素子201の動きが大きい方向の情報を含む。
パラメータ決定部284−1は、測定結果取得部282−1から入力する測定結果に基づいて、各制御回路267X,267Y1、267Y2に対する新第1制御パラメータを決定する。測定結果取得部282−1から入力する測定結果により、どの方向に対する振れが大きくなったか、あるいはどの方向への振れをより抑制すべきかが分かる。例えば、カメラ本体200のX方向の振れが増加する測定結果が得られた場合、パラメータ決定部284−1は、制御回路267Xに設定された制御パラメータ(フィードバックゲイン)を、他の制御回路267Y1、267Y2のフィードバックゲインよりも増加させた新第1制御パラメータを決定することができる。尚、各制御回路267X、267Y1、267Y2のフィードバックゲインをそれぞれ大きくすると、三脚固定用の目標値TX_2、TY1_2、TY2_2を超えて撮像素子201が駆動される(いわゆるオーバーシュートする)ことにより却って振動する場合があるため、撮像素子201の過渡応答を考慮して新第1制御パラメータを決定する必要がある。
パラメータ決定部284−1は、決定した新第1制御ぱラメータを、第1制御パラメータとして第1記憶部272に記憶させる。これにより、第1記憶部に記憶された現在の第1制御パラメータは、新第1制御パラメータにより校正(更新)されることになる。
その後、三脚固定時の本撮影時には、制御パラメータ設定部270は、第1記憶部に記憶された校正後の第1制御パラメータを読み出して、各制御回路267X,267Y1,267Y2の制御パラメータとして設定する。これにより、三脚固定時には、撮影環境に応じて校正された(最適な)第1制御パラメータが振れ制御部260で使用されるため、撮影動作により生じるカメラ本体の振動に伴う撮影画像への影響を適切に抑制することができる。
[パラメータ生成部の第2実施形態]
図9は、パラメータ生成部の第2実施形態を示すブロック図である。尚、図9において、図7に示した第1実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図9に示す第2実施形態のパラメータ生成部は、図7に示した第1実施形態のパラメータ生成部と比較して、加速度センサ264aから出力されるX方向の出力信号(加速度信号)を高周波数帯域及び低周波数帯域に分離するハイパスフィルタ(HPF:High-pass filter)288a及びローパスフィルタ(LPF:Low-pass filter)289aと、加速度センサ264aから出力されるY方向の加速度信号を高周波数帯域及び低周波数帯域に分離するHPF288b及びLPF289bと、振動計算部286とが追加され、また、測定結果取得部282−2及びパラメータ決定部284−2の処理が異なっている。
振動計算部286は、2つのHPF288a、288bにより分離されたX方向の及びY方向の高周波数帯域の加速度信号、及び2つのLPF289a、289bにより分離されたX方向の及びY方向の低周波数帯域の加速度信号に基づいて、カメラ本体200の振動方向の振動を示す振動情報を演算する。
振動計算部286は、振動情報として、例えばX方向の及びY方向の高周波数帯域の加速度信号からカメラ本体200の振動方向の高周波数帯域の加速度振幅の自乗値を演算し、同様にX方向の及びY方向の低周波数帯域の加速度信号からカメラ本体200の振動方向の低周波数帯域の加速度振幅の自乗値を演算することができる。
振動計算部286により演算された高周数波帯域と低周波数帯域の2つの振動情報は、測定結果取得部282−2に出力される。
測定結果取得部282−2は、前回計算された振動方向の高周波数帯域及び低周波数帯域の振動情報に対してそれぞれ増加したか、又は減少したかを示す2ビットの測定結果(即ち、カメラ本体200の振動方向の周波数帯域が異なる2つの振動情報の増減の4通りの組み合せのうちの何れかを示す情報)を取得する。
測定結果取得部282−2は、移動計算部280からの移動情報に基づく3ビットの測定結果と、振動計算部286からの振動情報に基づく2ビットの測定結果と(合計、5ビットの測定結果)をパラメータ決定部284−2に出力する。
パラメータ決定部284−2は、測定結果取得部282−2から入力する測定結果に基づいて、各制御回路267X,267Y1、267Y2に対する新第1制御パラメータを決定する。
パラメータ決定部284−2は、図7に示した第1実施形態のパラメータ決定部284−1に比べて、カメラ本体200の振動方向の高周波数帯域及び低周波数帯域の振動の増減の情報が追加されているため、カメラ本体200の振動に伴う撮影画像への影響を適切に抑制するための新第1制御パラメータを、第1実施形態よりも適切に決定することができる。
パラメータ決定部284−2は、決定した新第1制御ぱラメータを、第1制御パラメータとして第1記憶部272に記憶させる。
[パラメータ生成部の第3実施形態]
図10は、パラメータ生成部の第3実施形態を示すブロック図である。尚、図10において、図9に示した第2実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図10に示す第3実施形態のパラメータ生成部は、図9に示した第2実施形態のパラメータ生成部と比較して、第2記憶部273及びモード切替部276が追加され、また、パラメータ決定部284−3の処理が異なっている。
図10において、第2記憶部273は、第1制御パラメータを前回校正したときの移動情報及び振動情報をパラメータ決定部284−3から取得し、第1測定結果として記憶する。
モード切替部276は、カメラ本体200を三脚に固定して撮影を行う場合に、第1制御パラメータを校正する校正モードと、校正を行わずに(又は校正を終了して)撮影を可能にする撮影モードとを切り替える部分である。
モード切替部276は、撮影前にフォーカルプレーンシャッタ254を駆動させ、測定結果取得部282−2が取得した今回の測定結果と、第2記憶部273に記憶された前回校正したときの第1測定結果とを比較し、今回の測定結果と第1測定結果とが同一の場合、又は今回の測定結果が第1測定結果よりも良化した場合に撮影モードに切り替え、今回の測定結果が第1測定結果よりも悪化した場合に校正モードに切り替える。
パラメータ決定部284−3は、校正モードの場合、測定結果取得部282−2が取得した今回の測定結果に基づいて新第1制御パラメータを決定し、かつ第2記憶部273に記憶された前回の測定結果を今回の測定結果により更新する。そして、新第1制御パラメータの決定後、フォーカルプレーンシャッタ254を再度駆動させることで、測定結果取得部282−2から新第2制御パラメータに基づく新たな今回の測定結果を取得する。新たな今回の測定結果と更新した前回の測定結果とを比較し、今回の測定結果が前回の測定結果よりも改善されている場合、今回の測定結果に基づいて再度、新第1制御パラメータを決定し、かつ第2記憶部273に記憶された前回の測定結果を今回の測定結果により更新し、これを繰り返す。
一方、今回の測定結果が前回の測定結果よりも悪化する場合、前回の測定結果に基づいて決定された新第1制御パラメータを、各制御回路267X,267Y1,267Y2の制御パラメータ(第1制御パラメータ)として決定し、かつ前回の測定結果により第2記憶部273に記憶された第1測定結果を更新する。
これにより、第1記憶部に記憶された現在の第1制御パラメータは、新第1制御パラメータにより校正されることになる。この場合、校正モードは終了し、モード切替部276は、撮影が可能な撮影モードに切り替える。
[レンズ装置]
図11は、本発明に係るレンズ装置の内部構成の実施形態を示すブロック図である。
図11において、レンズ装置として機能する交換レンズ100−2は、本発明に係る振れ補正装置を備えている。
図11に示す交換レンズ100−2の振れ補正装置は、交換レンズ100−2内の補正レンズ109を移動させて振れを補正する機能(OIS(Optical Image Stabilizer)機能)を備えており、補正レンズ109と、振れ制御部130と、補正レンズ駆動部132と、振れ検出部134と、位置検出部136とから構成されている。尚、図11において、図3に示した交換レンズ100−1と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この交換レンズ100−2は、BIS機能を備えたカメラ本体200に限らず、BIS機能を備えていないカメラ本体にも装着可能であり、OIS制御方式の振れ補正を行う。
交換レンズ100−2の撮像光学系110は、フォーカスレンズを含むレンズ群104、絞り108及び補正レンズ109を含む。
補正レンズ109は、振れ補正用の制御対象である振れ補正用レンズであり、撮像光学系110のレンズ群104の光軸Lと直交する面内(XY平面内)でX方向及びY方向に移動自在に配設されている。
振れ制御部130、補正レンズ駆動部132、振れ検出部134、及び位置検出部136は、それぞれ図3に示した振れ制御部260、撮像素子駆動部262、振れ検出部264、及び位置検出部266に対応するものである。
補正レンズ駆動部132は、補正レンズ109を移動させるアクチュエータとして、補正レンズ109をX方向及びY方向にそれぞれ移動させる2つのVCMを備えている。
振れ検出部134は、加速度センサ及び角速度センサを含み、X方向及びY方向の加速度と、交換レンズ100−2のピッチ、ヨーの各回転方向の角速度とを検出する。
位置検出部136は、補正レンズ109のX方向及びY方向の位置に応じた電圧信号をそれぞれ出力するホール素子を含み、補正レンズ109のX方向及びY方向の位置をそれぞれ検出する。
振れ制御部130は、図3、図6等に示した振れ制御部260と同様にカメラ本体を手持ち状態で撮影する場合の手振れを補正する機能と、カメラ本体(又は交換レンズ100−2)が三脚に固定された状態で撮影する場合の三脚振れを補正する機能とを備えている。
尚、振れ制御部130によるOIS制御方式の振れ補正と、振れ制御部260によるBIS制御方式の振れ補正とは制御方式が異なるが、制御内容は共通するため、その詳細な説明は省略する。
この交換レンズ100−2の振れ補正装置は、カメラ本体又はレンズ装置が三脚等により静止状態である場合、補正レンズ109をフィードバック制御する際の目標値を、補正レンズ109の基準の保持位置である基準位置にする。これにより、補正レンズ109は、基準の保持位置に保持されるように制御され、カメラ本体又は交換レンズ100−2の振動に伴う撮影画像への影響を適切に抑制することができる。また、カメラ本体又はレンズ装置が三脚等により静止状態である場合には、複数(X方向とY方向の2つ)のフィードバック制御系(第1フィードバック制御系、第2フィードバック制御系)における制御パラメータとして、フォーカルプレーンシャッタの駆動に伴う交換レンズ100−2の振動に対する第1制御パラメータを設定することで、カメラ本体又は交換レンズ100−2の振動に伴う撮影画像への影響をより適切に抑制することができる。
[手振れ補正方法]
図12及び図13は、本発明に係る振れ補正方法の実施形態を示すフローチャートである。尚、図12及び図13に示す振れ補正方法は、図10に示した第3実施形態のパラメータ生成部を備えた振れ補正装置に対応するものである。
図12において、撮像装置10の電源レバー25が操作され、電源がONにされてカメラが起動すると(ステップS10)、本体側CPU220は、角速度センサ264bを起動させ、角速度センサ264bから角速度信号を取得する(ステップS12)。
カメラ本体200の静止状態を判別する判別部は、角速度センサ264bにより検出されるカメラ本体200のピッチ、ヨー、ローリングの各回転方向の角速度のうちの少なくとも1つの角速度がゼロでない場合、振動を検知したものとし(ステップS14)、カメラ本体200のピッチ、ヨー、ローリングの各回転方向の角速度がそれぞれゼロの場合、振動が無いことを検知したものとする(ステップS26)。
振動が検知された場合、本体側CPU220は、手持ち状態であると判断し(ステップS16)、カメラ本体200を手持ち状態で撮影する場合の手振れを補正する機能(手振れ補正機能)をONにする(ステップS18)。
手振れ補正機能がONの場合、制御パラメータ設定部270は、第1記憶部272から手振れ補正用の第2制御パラメータを読み出し、読み出した第2制御パラメータを各制御回路267X,267Y1,267Y2の制御パラメータとして設定する(ステップS20)。
その後、シャッタレリーズボタン22がONにされると(ステップS22)、撮像装置10は、静止画の撮影を行う(ステップS24)。
一方、振動が無いことが検知されると、判別部は、カメラ本体200が静止状態(三脚固定状態)であると判断する(ステップS28)。
この場合、まず、手振れ補正機能がOFFにされる(ステップS30)。具体的には、切替部263X,263Y1、263Y2により、制御の目標値として、三脚固定用の目標値TX_2、TY1_2、TY2_2をそれぞれ設定する。
また、制御パラメータ設定部270は、第1記憶部272から三脚固定用の第1制御パラメータを読み出し、読み出した第1制御パラメータを各制御回路267X,267Y1,267Y2の制御パラメータとして設定する(ステップS32)。
続いて、フォーカルプレーンシャッタ254を駆動し、位置検出部136からの位置検出信号D、DY1、DY2に基づいて、フォーカルプレーンシャッタ254の先幕の衝突に伴って発生する撮像素子201の基準位置からの位置ずれ量を示す移動情報を検知する(ステップS36)。同時に、加速度センサ264aからの加速度信号に基づいて、フォーカルプレーンシャッタ254の先幕の衝突に伴って発生するカメラ本体200の振動方向の加速度の大きさを検知する(ステップS38)。
モード切替部276は、ステップS36、S38により取得した今回の測定結果と、第2記憶部273に記憶された前回校正したときの第1測定結果とを比較し、今回の測定結果と第1測定結果とが同一の場合、又は今回の測定結果が第1測定結果よりも良化した場合に撮影モードに切り替え(ステップS42)、今回の測定結果が第1測定結果よりも悪化した場合に校正モードに切り替える(ステップS44)。
撮影モードに切り替えられた場合、ステップS22に遷移し、その後、シャッタレリーズボタン22がONにされると(ステップS22)、撮像装置10は、静止画の撮影を行う(ステップS24)。
校正モードに切り替えられた場合、図13に示すフローチャートに遷移し、移動計算部280は、位置検出部136の検出出力から撮像素子201の動きが大きい方向を算出し(ステップS50)、振動計算部286は、加速度センサ264aの検出出力からカメラ本体200が振動しやすい方向を検知する(ステップS54)。
パラメータ決定部284−3は、ステップS50及びS54により計測された測定結果から各制御回路267X,267Y1,267Y2の制御パラメータ(新第1制御パラメータ)を計算し(ステップS56)、この新第1制御パラメータにより各制御回路267X,267Y1,267Y2の制御パラメータを第1制御パラメータに変更する(ステップS58)。図8に示したグラフによれば、撮像装置10のY方向の変動のピークがX方向の変動のピークよりも大きく、撮像装置10はY方向に振動しやすくなている。この場合、制御回路272Y1,272Y2に対する制御パラメータ(フィードバックゲイン)を高める校正を行う。
その後、フォーカルプレーンシャッタ254を再び駆動し(ステップS60)、再度、撮像素子201の位置ずれ量を示す移動情報の検知し(ステップS62)、カメラ本体200の振動方向の加速度の大きさの検知する(ステップS64)。
ステップS62、ステップS64で検知した今回の測定結果と前回の測定結果とを比較し(ステップS66)、今回の測定結果が前回の測定結果よりも改善している場合、ステップS50、S54に遷移し、校正ルールの処理を1回繰り返し、今回の測定結果が前回の測定結果よりも改善していない場合、ステップS68に遷移する。
ステップS68では、各制御回路267X,267Y1,267Y2の制御パラメータを、前の校正ループの新第1制御パラメータ(1つ前の前回の新第1制御パラメータ)に変更する。また、このときの新第1制御パラメータにより、第1記憶部272に記憶された第1制御パラメータを更新する。
各制御回路267X,267Y1,267Y2の制御パラメータが最適な第1制御パラメータに設定されると、モード切替部276は校正モードから撮影モードに切り替え、撮影を可能する(ステップS70)。
その後、シャッタレリーズボタン22がONにされると(ステップS72)、撮像装置10は、静止画の撮影を行う(ステップS74)。
[その他]
本発明に係る振れ補正装置が適用されるカメラ本体は、ミラーレスのデジタル一眼カメラのカメラ本体に限らず、デジタル一眼レフカメラのカメラ本体にも適用できる。デジタル一眼レフカメラのカメラ本体では、クイックリターンミラーが設けられており、撮影時にはクイックリターンミラーの跳ね上がりに伴う機械的衝撃(いわゆるミラーショック)によってもカメラ本体は振動するが、本発明に係る振れ補正装置によれば、ミラーショックに対しても撮影画像への影響を適切に抑制することができる。
また、本実施形態において、例えば、本体側CPU220、レンズ側CPU120等の各種の処理を実行する処理部(processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ(processor)である。各種のプロセッサには、ソフトウェア(プログラム)を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるCPU(Central Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス(Programmable Logic Device:PLD)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。
1つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの1つで構成されていてもよいし、同種または異種の2つ以上のプロセッサ(例えば、複数のFPGA、あるいはCPUとFPGAの組み合わせ)で構成されてもよい。また、複数の処理部を1つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアの組合せで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第2に、システムオンチップ(System On Chip:SoC)などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を1つのIC(Integrated Circuit)チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを1つ以上用いて構成される。
更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路(circuitry)である。
また、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
1 カメラ本体
2 交換レンズ
3 三脚
4 フォーカルプレーンシャッタ
5 撮像素子
10 撮像装置
20 ファインダ窓
22 シャッタレリーズボタン
23 シャッタスピードダイヤル
24 露出補正ダイヤル
25 電源レバー
26 接眼部
27 MENU/OKキー
28 十字キー
29 再生ボタン
30 内蔵フラッシュ
100−1、100−2 交換レンズ
102 撮像光学系
104 レンズ群
108 絞り
109 補正レンズ
110 撮像光学系
116 フォーカスレンズ制御部
118 絞り制御部
120 レンズ側CPU
122 RAM
124 ROM
126 フラッシュROM
130 振れ制御部
132 補正レンズ駆動部
134 振れ検出部
136 位置検出部
150 レンズ側通信部
160 レンズマウント
200 カメラ本体
201 撮像素子
202 撮像素子制御部
203 アナログ信号処理部
204 A/D変換器
205 画像入力コントローラ
206 デジタル信号処理部
207 RAM
208 圧縮伸張処理部
210 メディア制御部
212 メモリカード
214 表示制御部
216 液晶モニタ
220 本体側CPU
222 操作部
226 フラッシュROM
228 ROM
230 AF検出部
232 AE制御部
234 ホワイトバランス補正部
236 無線通信部
238 GPS受信部
240 電源制御部
242 バッテリ
244 レンズ電源スイッチ
246 本体側通信部
248 本体マウント
250 フラッシュ発光部
252 フラッシュ制御部
254 フォーカルプレーンシャッタ
255 露光用開口部
256 シャッタ地板
257A 先幕
257B 後幕
258A、258A 先幕駆動アーム
258B、258B 後幕駆動アーム
258a、258a、258b、258b 支軸
259 FPS制御部
260 振れ制御部
260A 端子
261 目標値生成部
262 撮像素子駆動部
262X、262Y1、262Y2 VCM(ボイスコイルモータ)
262a 固定部
262b 可動部
262c ヨーク部
263X、263Y1、263Y2 切替部
264 振れ検出部
264a 加速度センサ
264b 角速度センサ
265X,265Y1、265Y2 減算器
266 位置検出部
266X、266Y1、266Y2 位置検出器
267X、267Y1、267Y2 制御回路
270 制御パラメータ設定部
272 第1記憶部
273 第2記憶部
274 目標値設定部
276 モード切替部
277X、277Y1、277Y2 制御回路
280 移動計算部
282−1,282−2 測定結果取得部
284−1、284−2、284−3 パラメータ決定部
286 振動計算部
288a、288b HPF
289a、289b LPF
Cb 色差データ
Cr 色差データ
、DY1、DY2 位置検出信号
L 光軸
S10〜S74 ステップ
X_1、TY1_1、TY2_1、TX_2、TY1_2、TY2_2 目標値

Claims (18)

  1. メカニカル駆動部を備えたカメラ本体、又は前記カメラ本体に装着されるレンズ装置に移動自在に配設された振れ補正用の制御対象と、
    前記カメラ本体又は前記レンズ装置の静止状態を判別する判別部と、
    前記制御対象を、光軸方向に垂直でかつ互いに直交する軸方向及び/又は軸回り方向又は光軸方向の軸回り方向にそれぞれ駆動する複数の駆動部と、
    前記制御対象の前記軸方向及び/又は軸回り方向の移動を検出する複数の位置検出部と、
    少なくとも前記複数の位置検出部により検出される複数の位置情報に基づいて、前記複数の駆動部をそれぞれ制御する各駆動部に対応する複数のフィードバック制御系を有する制御部と、
    前記判別部により前記カメラ本体又は前記レンズ装置が静止状態であると判別されると、前記メカニカル駆動部の駆動に伴う前記制御対象の振動に対する複数の第1制御パラメータを、前記複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定する制御パラメータ設定部と、を備え、
    前記制御部は、前記判別部により前記カメラ本体又は前記レンズ装置が静止状態であると判別されると、前記制御対象の基準の保持位置である基準位置を目標値として、前記複数の位置情報に基づいて前記複数の駆動部をそれぞれフィードバック制御する振れ補正装置。
  2. 前記複数の位置検出部の検出出力に基づいて前記メカニカル駆動部の駆動により発生する前記制御対象の前記基準位置からの移動を示す移動情報を計算する移動計算部と、
    前記複数の第1制御パラメータを記憶する第1記憶部と、
    撮影前に前記メカニカル駆動部を駆動させ、前記移動計算部により計算された前記移動情報を測定結果として取得する測定結果取得部と、
    前記測定結果に基づいて複数の新第1制御パラメータを決定し、前記決定した前記複数の新第1制御パラメータを、前記複数の第1制御パラメータとして前記第1記憶部に記憶させるパラメータ決定部と、を備え、
    前記制御パラメータ設定部は、前記第1記憶部に記憶された前記複数の第1制御パラメータを読み出して前記複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定する請求項1に記載の振れ補正装置。
  3. 前記測定結果取得部は、前記第1記憶部に記憶された前記複数の第1制御パラメータを校正する場合、撮影前に前記メカニカル駆動部を駆動させ、前記移動計算部により計算された前記移動情報を今回の測定結果として取得し、
    前記パラメータ決定部は、前記今回の測定結果に基づいて複数の新第1制御パラメータを決定し、前記決定した前記複数の新第1制御パラメータにより、前記第1記憶部に記憶された前記複数の第1制御パラメータを更新する請求項2に記載の振れ補正装置。
  4. 前記光軸方向に垂直でかつ互いに直交する第1軸及び第2軸の各軸方向における前記カメラ本体又は前記レンズ装置の加速度を検出する加速度検出部と、
    前記加速度検出部の検出出力に基づいて前記メカニカル駆動部の駆動により発生する前記カメラ本体又は前記レンズ装置の振動方向の振動を示す振動情報を計測する振動計算部と、を備え、
    前記測定結果取得部は、今回の撮影前に前記メカニカル駆動部を駆動させ、前記移動計算部により計算された前記移動情報と、前記振動計算部により計測された前記振動情報とを前記今回の測定結果として取得する請求項2又は3に記載の振れ補正装置。
  5. 前回校正したときの前記移動情報及び前記振動情報を第1測定結果として記憶する第2記憶部と、
    前記今回の測定結果と前記第1測定結果とを比較し、前記今回の測定結果と前記第1測定結果とが同一の場合、又は前記今回の測定結果が前記第1測定結果よりも良化した場合に撮影が可能な撮影モードに切り替え、前記今回の測定結果が前記第1測定結果よりも悪化した場合に、前記第1記憶部に記憶された前記複数の第1制御パラメータを校正する校正モードに切り替えるモード切替部と、を備え、
    前記パラメータ決定部は、前記校正モードの場合、前記今回の測定結果に基づいて前記複数の新第1制御パラメータを決定し、かつ前回の測定結果を前記今回の測定結果により更新し、
    前記新第1制御パラメータの決定後、前記メカニカル駆動部を駆動させ、前記複数の位置検出部の検出出力に基づいて新たな今回の測定結果を取得し、
    前記新たな今回の測定結果と前記更新した前回の測定結果とを比較し、前記今回の測定結果が前記前回の測定結果よりも改善されている場合、前記今回の測定結果に基づいて複数の新第1制御パラメータを決定し、かつ前記前回の測定結果を前記今回の測定結果により更新し、
    前記今回の測定結果が前記前回の測定結果よりも悪化する場合、前記前回の測定結果に基づいて決定された前記複数の新第1制御パラメータを、前記複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして決定し、かつ前記前回の測定結果により前記第2記憶部に記憶された前記第1測定結果を更新する請求項4に記載の振れ補正装置。
  6. 前記複数の位置検出部は、前記第1軸及び第2軸の各軸方向における前記制御対象の位置をそれぞれ検出する第1位置検出部及び第2位置検出部と、前記第2位置検出部とは異なる位置に設けられ、前記第2軸の軸方向における前記制御対象の位置を検出する第3位置検出部とを有し、
    前記複数のフィードバック制御系は、前記第1位置検出部、前記第2位置検出部及び前記第3位置検出部に対応する第1フィードバック制御系、第2フィードバック制御系、及び第3フィードバック制御系からなり、
    前記移動計算部は、前記第1位置検出部、前記第2位置検出部及び前記第3位置検出部の3つの検出出力に基づいて、前記制御対象の前記基準位置からの移動を示す3つの移動情報を計算し、
    前記第1記憶部は、前記第1フィードバック制御系、第2フィードバック制御系、及び第3フィードバック制御系に対応する3つの第1制御パラメータを記憶し、
    前記パラメータ決定部は、前記移動計算部により計算された前記3つの移動情報に基づいて3つの新第1制御パラメータを決定し、前記決定した前記3つの新第1制御パラメータにより、前記第1記憶部に記憶された前記3つの第1制御パラメータを更新する請求項4又は5に記載の振れ補正装置。
  7. 前記加速度検出部の検出出力を高周波数帯域及び低周波数帯域に分離するハイパスフィルタ及びローパスフィルタを備え、
    前記振動計算部は、前記ハイパスフィルタ及び前記ローパスフィルタにより分離された高周波数帯域及び低周波数帯域の出力に基づいて、前記高周波数帯域及び低周波数帯域に対応する2つの振動情報を計測し、
    前記パラメータ決定部は、前記移動計算部により計算された前記3つの移動情報の増減からなる8つの組み合せ、及び前記振動計算部により計算された2つの振動情報の増減からなる4つの組み合せに基づいて前記3つの新第1制御パラメータを決定し、前記決定した前記3つの新第1制御パラメータにより、前記第1記憶部に記憶された前記3つの第1制御パラメータを更新する請求項6に記載の振れ補正装置。
  8. 前記カメラ本体又は前記レンズ装置の振れを検出する振れ検出部を備え、
    前記第1記憶部は、前記カメラ本体が手持ち状態の場合の前記カメラ本体の振れに対して複数の第2制御パラメータを記憶し、
    前記制御部は、前記判別部により前記カメラ本体又は前記レンズ装置が手持ち状態であると判別されると、前記振れ検出部の検出出力に基づいて前記複数の駆動部に対応する振れ補正用の複数の目標値を生成し、前記複数の目標値と前記複数の位置情報に基づいて前記複数の駆動部をそれぞれフィードバック制御し、
    前記制御パラメータ設定部は、前記判別部により前記カメラ本体又は前記レンズ装置が手持ち状態であると判別されると、前記第1記憶部から前記複数の第2制御パラメータを読み出し、前記複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定する請求項2から7のいずれか1項に記載の振れ補正装置。
  9. 前記メカニカル駆動部は、フォーカルプレーンシャッタ及びクイックリターンミラーのうちの少なくとも1つを含む請求項1から8のいずれか1項に記載の振れ補正装置。
  10. 前記判別部は、前記カメラ本体又は前記レンズ装置の振れを検出する振れ検出部、又は手振れ補正設定部を含み、
    前記判別部は、前記振れ検出部により前記カメラ本体又は前記レンズ装置の振れが検出されない場合、又は前記手振れ補正設定部がOFFに設定された場合、前記カメラ本体又は前記レンズ装置が静止状態であると判別する請求項1から8のいずれか1項に記載の振れ補正装置。
  11. 前記制御対象は、前記カメラ本体に設けられた撮像素子、又は前記レンズ装置に設けられた振れ補正用レンズである請求項1から10のいずれか1項に記載の振れ補正装置。
  12. 前記制御パラメータ設定部が前記複数のフィードバック制御系にそれぞれ設定する前記制御パラメータは、フィードバックゲインである請求項1から11のいずれか1項に記載の振れ補正装置。
  13. メカニカル駆動部を備えたカメラ本体、又は前記カメラ本体に装着されるレンズ装置に移動自在に配設された振れ補正用の制御対象と、前記制御対象を光軸方向に垂直でかつ互いに直交する軸方向及び/又は軸回り方向又は光軸方向の軸回り方向にそれぞれ駆動する複数の駆動部と、前記制御対象の前記軸方向及び/又は軸回り方向の移動を検出する複数の位置検出部と、少なくとも前記複数の位置検出部により検出される複数の位置情報に基づいて、前記複数の駆動部をそれぞれ制御する各駆動部に対応する複数のフィードバック制御系を有する制御部と、を備えた振れ補正装置の振れ補正方法において、
    判別部により前記カメラ本体が手持ち状態にあるか、又は静止状態にあるかを判別するステップと、
    前記カメラ本体又は前記レンズ装置又は前記レンズ装置が静止状態であると判別されると、制御パラメータ設定部が、前記メカニカル駆動部の駆動に伴う前記制御対象の振動に対する複数の第1制御パラメータを第1記憶部から取得し、前記複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定するステップと、
    前記制御部が、前記制御対象の基準の保持位置である基準位置を目標値として、前記複数の位置検出部により検出される前記複数の位置情報に基づいて前記複数の駆動部をそれぞれフィードバック制御するステップと、
    を含む振れ補正方法。
  14. 撮影前に前記メカニカル駆動部を駆動させ、前記複数の位置検出部の検出出力に基づいて前記メカニカル駆動部の駆動により発生する前記制御対象の前記基準位置から移動を示す移動情報を、今回の測定結果として取得するステップと、
    前記取得した前記今回の測定結果と、第2記憶部に記憶された第1測定結果であって、前回校正したときの前記移動情報である前記第1測定結果とを比較し、前記今回の測定結果と前記第1測定結果とが同一の場合、又は前記今回の測定結果が前記第1測定結果よりも良化した場合に撮影が可能な撮影モードにするステップと、
    を含む請求項13に記載の振れ補正方法。
  15. 前記今回の測定結果が前記第2記憶部に記憶された前記第1測定結果よりも悪化した場合、前記撮影モードから前記第1記憶部に記憶された前記複数の第1制御パラメータを校正する校正モードに切り替えるステップと、
    前記校正モードの場合、前記今回の測定結果に基づいて複数の新第1制御パラメータを決定し、前記決定した前記複数の新第1制御パラメータを、前記複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定し、かつ前回の測定結果を前記今回の測定結果により更新するステップと、
    前記新第1制御パラメータの設定後、前記メカニカル駆動部を駆動させ、前記複数の位置検出部の検出出力に基づいて新たな今回の測定結果を取得するステップと、
    前記新たな今回の測定結果と前記更新した前回の測定結果とを比較し、前記今回の測定結果が前記前回の測定結果よりも改善されている場合、前記今回の測定結果に基づいて複数の新第1制御パラメータを決定し、前記決定した前記複数の新第1制御パラメータを、前記複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定し、かつ前記前回の測定結果を前記今回の測定結果により更新するステップと、
    前記校正モードの場合に前記前回の測定結果を前記今回の測定結果により更新する処理を1回以上繰り返し、前記今回の測定結果が前記前回の測定結果よりも悪化する場合、前記前回の測定結果に基づいて決定された前記複数の新第1制御パラメータを、前記複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定し、かつ前記複数の新第1制御パラメータにより前記第1記憶部に記憶された前記複数の第1制御パラメータを校正し、かつ前記前回の測定結果により前記第2記憶部に記憶された前記第1測定結果を更新するステップと、
    を含む請求項14に記載の振れ補正方法。
  16. 前記カメラ本体が手持ち状態にあると判別されると、前記第1記憶部から前記カメラ本体が手持ち状態の場合の前記カメラ本体の振れに対する複数の第2制御パラメータを取得し、前記複数のフィードバック制御系における制御パラメータとして設定するステップと、
    前記カメラ本体又は前記レンズ装置の振れを検出する振れ検出部の検出出力に基づいて前記複数の駆動部に対応する振れ補正用の複数の目標値を生成し、前記生成した複数の目標値と前記複数の位置検出部により検出される前記複数の位置情報とに基づいて前記複数の駆動部をそれぞれフィードバック制御するステップと、
    を含む請求項13から15のいずれか1項に記載の振れ補正方法。
  17. 請求項1から12のいずれか1項に記載の振れ補正装置を備えたカメラ本体。
  18. 請求項1から12のいずれか1項に記載の振れ補正装置を備えたレンズ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115134505A (zh) * 2021-03-25 2022-09-30 北京小米移动软件有限公司 预览画面生成方法及装置、电子设备、存储介质

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