JP2005049591A - Photographic lens and camera system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像面に対する被写体像の像面ブレを光学的に補正する撮影レンズ、およびカメラシステムに関する。 The present invention relates to a photographing lens and a camera system for optically correcting image plane blurring of a subject image with respect to an imaging surface.
従来、手振れなどによる被写体像の像面ブレを、撮影レンズ内のブレ補正光学系を使用して光学的に補正する技術が知られている。
この種の従来技術では、まず、撮影レンズやカメラの振動を角速度センサによって検出する。撮影レンズは、この角速度に基づいて、被写体像の像面ブレを打ち消すのに必要なブレ補正光学系の位置(以下『目標駆動位置』という)を決定し、ブレ補正光学系をこの目標駆動位置に追従制御する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for optically correcting image plane blurring of a subject image due to camera shake using a blur correction optical system in a photographing lens is known.
In this type of conventional technology, first, vibrations of the photographing lens and the camera are detected by an angular velocity sensor. Based on this angular velocity, the photographic lens determines the position of the blur correction optical system (hereinafter referred to as “target drive position”) necessary to cancel out the image plane blur of the subject image, and the blur correction optical system is set to this target drive position. Follow-up control.
また、下記の特許文献1には、像面ブレによって静止画像に現れる画像の流れ具合(以下『像流れ』という)を調整指標にして、光学的ブレ補正を調整する技術が開示されている。すなわち、像流れによって生じる静止画像のボケ幅やコントラスト低下を検出し、これらが最小となるように、光学的ブレ補正を調整している。
上述したように、特許文献1では、静止画像の像流れの具合を調整指標にして、光学的ブレ補正を調整する。
通常、像流れを起こした画像信号は、連続的かつなだらかな波形変化となる。そのため、このなだらかな波形変化から画像のボケ幅を精密に測定することは難しい。そのため、上述した調整作業を、機械で自動化することが技術的に困難であった。
As described above, in Patent Document 1, optical blur correction is adjusted using the degree of image flow of a still image as an adjustment index.
Usually, an image signal causing image flow has a continuous and gentle waveform change. Therefore, it is difficult to accurately measure the blur width of the image from this gentle waveform change. Therefore, it has been technically difficult to automate the adjustment work described above with a machine.
また、像流れは、静止画像の露光時間と、像面ブレの移動速度に依存して変化する。例えば、ゆっくりした動きの像面ブレの場合、露光時間中の像の移動量が僅かになり、像流れが微小になる。そのため、特許文献1の調整作業では、この低速度の像面ブレを検出し、これを調整によって改善することが不可能であった。 Further, the image flow changes depending on the exposure time of the still image and the moving speed of the image plane blur. For example, in the case of slow motion image plane blurring, the amount of image movement during the exposure time becomes small, and the image flow becomes minute. Therefore, in the adjustment work of Patent Document 1, it is impossible to detect this low-speed image plane blur and improve it by adjusting.
なお、このような低速度の像面ブレを検出する目的で、静止画像の露光時間を長く設定する方策も考えられる。しかし、露光時間を長くした場合、逆に通常速度の像面ブレに対して像流れが盛大に発生してしまう。その結果、画像信号の波形変化が極端に小さくなり、上述した調整指標としては適さなくなる。 In order to detect such a low-speed image surface blur, a method of setting a long exposure time for a still image is conceivable. However, when the exposure time is increased, the image flow is greatly generated with respect to the image plane blur at the normal speed. As a result, the change in the waveform of the image signal becomes extremely small and is not suitable as the adjustment index described above.
また、調整作業を機械により自動化する場合、計算によって調整指標から最終的な調整値を直に求めることが好ましい。特許文献1のような場合、ボケ幅から最終的な調整値を直に求めることが理論的には可能である。しかしながら、像流れによって画像エッジは波形変化が鈍っており、ボケ幅を正確に測定できない。また、無理に測定したボケ幅は誤差が多く、計算によって最終的な調整値を直に求める用途には適さない。 Further, when the adjustment work is automated by a machine, it is preferable to obtain the final adjustment value directly from the adjustment index by calculation. In the case of Patent Document 1, it is theoretically possible to obtain the final adjustment value directly from the blur width. However, the waveform variation of the image edge is dull due to the image flow, and the blur width cannot be measured accurately. In addition, the forcibly measured blur width has many errors, and is not suitable for the purpose of directly obtaining the final adjustment value by calculation.
さらに、像流れを起こした静止画像から、被写体像の移動の向き(画面の左から右か、右から左か)を情報として得ることはできない。そのため、調整対象のゲインを増加させるべきか、減少させるべきかといった基本的なことも直に決定することができなかった。 Furthermore, the direction of movement of the subject image (from the left to the right of the screen or from the right to the left) cannot be obtained as information from the still image that has caused the image flow. For this reason, it has not been possible to directly determine whether the gain to be adjusted should be increased or decreased.
上述した問題は、光学的ブレ補正の調整箇所が複数存在する場合に、更に複雑かつ困難になる。すなわち、特許文献1には、複数の調整箇所を個別に順序立てて調整する方策が存在しない。そのため、複数の調整箇所をしらみつぶしに何度も往復しながら調整しなければならない。そのため、全ての調整箇所を適切に調整するには時間と手間が必要であった。 The above-described problem becomes more complicated and difficult when there are a plurality of adjustment portions for optical blur correction. In other words, Patent Document 1 does not have a measure for adjusting a plurality of adjustment points individually in order. Therefore, it is necessary to make adjustments while reciprocating a plurality of adjustment points many times. Therefore, it takes time and labor to properly adjust all the adjustment points.
そこで、本発明の目的は、新しい調整指標を導入して、光学的ブレ補正の調整精度を高めることである。
本発明の別の目的は、この調整指標を使用して適正なゲイン値を直に決定する技術を提供することである。
本発明の別の目的は、この調整指標を使用して、複数の調整箇所を個別かつ独立に調整することである。
Accordingly, an object of the present invention is to introduce a new adjustment index to increase the adjustment accuracy of optical blur correction.
Another object of the present invention is to provide a technique for directly determining an appropriate gain value using this adjustment index.
Another object of the present invention is to adjust a plurality of adjustment points individually and independently using this adjustment index.
以下、本発明について説明する。 The present invention will be described below.
《請求項1》
請求項1に記載の発明は、カメラの撮像面に被写体像を形成する撮影レンズであって、ブレ補正光学系、振動検出部、ブレ補正制御部、情報取得部、および特性調整部を備える。
このブレ補正光学系は、撮像面における被写体像の像面ブレを光学的に補正するための光学系である。
振動検出部は、振動を検出して振動検出信号を出力する。
ブレ補正制御部は、振動検出信号に基づいてブレ補正光学系の位置を制御して、光学的ブレ補正を実施する。
情報取得部は、カメラの撮像画像のコマ間変位を検出して得られる画像動き信号を情報取得する。
特性調整部は、光学的ブレ補正時に画像動き信号が低減する方向に、ブレ補正制御部の制御特性を調整する。
<Claim 1>
The invention described in claim 1 is a photographic lens for forming a subject image on an imaging surface of a camera, and includes a shake correction optical system, a vibration detection unit, a shake correction control unit, an information acquisition unit, and a characteristic adjustment unit.
This blur correction optical system is an optical system for optically correcting the image plane blur of the subject image on the imaging surface.
The vibration detection unit detects vibration and outputs a vibration detection signal.
The shake correction control unit controls the position of the shake correction optical system based on the vibration detection signal and performs optical shake correction.
The information acquisition unit acquires information on an image motion signal obtained by detecting the inter-frame displacement of the captured image of the camera.
The characteristic adjustment unit adjusts the control characteristic of the blur correction control unit in a direction in which the image motion signal is reduced during optical blur correction.
《請求項2》
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の撮影レンズにおいて、特性調整部が、画像動き信号を低減する方向に、振動検出信号のゲインを調整する。
<
According to a second aspect of the present invention, in the photographing lens according to the first aspect, the characteristic adjusting unit adjusts the gain of the vibration detection signal in a direction in which the image motion signal is reduced.
《請求項3》
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の撮影レンズにおいて、ブレ補正制御部が、目標駆動位置演算部、位置検出部、および駆動部を備える。
目標駆動位置演算部は、振動検出信号に基づいてブレ補正光学系の目標駆動位置を算出する。
位置検出部は、ブレ補正光学系の位置を検出して、位置検出信号として出力する。
駆動部は、位置検出信号と目標駆動位置との偏差に応じて、ブレ補正光学系を変位させる。
この場合、特性調整部は、画像動き信号を低減する方向に、位置検出信号のゲインを調整する。
<Claim 3>
According to a third aspect of the present invention, in the photographic lens according to the first or second aspect, the blur correction control unit includes a target drive position calculation unit, a position detection unit, and a drive unit.
The target drive position calculation unit calculates a target drive position of the shake correction optical system based on the vibration detection signal.
The position detector detects the position of the blur correction optical system and outputs it as a position detection signal.
The drive unit displaces the shake correction optical system according to the deviation between the position detection signal and the target drive position.
In this case, the characteristic adjustment unit adjusts the gain of the position detection signal in a direction to reduce the image motion signal.
《請求項4》
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の撮影レンズにおいて、ブレ補正制御部が、目標駆動位置演算部、位置検出部、および駆動部を備える。
目標駆動位置演算部は、振動検出信号に基づいてブレ補正光学系の目標駆動位置を算出する。
位置検出部は、ブレ補正光学系の位置を検出して、位置検出信号として出力する。
駆動部は、位置検出信号と目標駆動位置との偏差に応じて、ブレ補正光学系を変位させる。
この場合、特性調整部は、次のゲイン調整を個別に行う。
(1)ブレ補正光学系の停止した状態で、同一スケールに換算した画像動き信号および振動検出信号が一致するように、振動検出信号のゲインを調整する。
(2)次に、ブレ補正光学系を動かした状態で、画像動き信号に応じて、位置検出信号のゲインを調整する。
<Claim 4>
According to a fourth aspect of the present invention, in the photographic lens according to the first aspect, the blur correction control unit includes a target drive position calculation unit, a position detection unit, and a drive unit.
The target drive position calculation unit calculates a target drive position of the shake correction optical system based on the vibration detection signal.
The position detector detects the position of the blur correction optical system and outputs it as a position detection signal.
The drive unit displaces the shake correction optical system according to the deviation between the position detection signal and the target drive position.
In this case, the characteristic adjustment unit individually performs the next gain adjustment.
(1) With the shake correction optical system stopped, the gain of the vibration detection signal is adjusted so that the image motion signal and vibration detection signal converted to the same scale match.
(2) Next, with the motion compensation optical system moved, the gain of the position detection signal is adjusted according to the image motion signal.
《請求項5》
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の撮影レンズにおいて、特性調整部が、次の順番にゲイン調整を行う。
(1)まず、ブレ補正光学系の停止した状態で、画像動き信号と振動検出信号とが一致するように、振動検出信号のゲインを調整する。
(2)その後、光学的ブレ補正を実施した状態で、同一スケールに換算した位置検出信号および画像動き信号について、
A=位置検出信号/(画像動き信号+位置検出信号)
を求め、位置検出信号のゲインをA倍に調整する。
<Claim 5>
According to a fifth aspect of the present invention, in the photographing lens according to the fourth aspect, the characteristic adjusting unit performs gain adjustment in the following order.
(1) First, the gain of the vibration detection signal is adjusted so that the image motion signal and the vibration detection signal coincide with each other when the blur correction optical system is stopped.
(2) After that, with the optical blur correction performed, the position detection signal and the image motion signal converted to the same scale,
A = position detection signal / (image motion signal + position detection signal)
And the gain of the position detection signal is adjusted to A times.
《請求項6》
請求項6に記載の発明は、撮影レンズ、撮像部、および動き検出部を備えたカメラシステムである。
この撮影レンズは、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の撮影レンズである。
撮像部は、撮影レンズにより撮像面に形成される被写体像を撮像する。
動き検出部は、撮像部から撮像画像を取得して、撮像画像のコマ間変位を検出して、画像動き信号として出力する。
<Claim 6>
The invention described in claim 6 is a camera system including a photographic lens, an imaging unit, and a motion detection unit.
This photographing lens is the photographing lens according to any one of claims 1 to 5.
The imaging unit captures a subject image formed on the imaging surface by the imaging lens.
The motion detection unit acquires a captured image from the imaging unit, detects inter-frame displacement of the captured image, and outputs it as an image motion signal.
《請求項1》
請求項1の発明では、画像動き信号を調整指標に使用して、光学的ブレ補正を調整する。
この画像動き信号は、複数コマの撮像画像を比較し、画像パターンの移動量を検出することによって求められる。
<Claim 1>
According to the first aspect of the present invention, the optical blur correction is adjusted by using the image motion signal as an adjustment index.
The image motion signal is obtained by comparing the captured images of a plurality of frames and detecting the movement amount of the image pattern.
この場合、個々の撮像画像の露光時間を適度に設定することによって、一つ一つの撮像画像の信号の波形変化を急峻に保つことができる。したがって、画像動き信号では、従来の像流れとは異なり、像面ブレの変位量を正確に検出することができる。 In this case, by setting the exposure time of each captured image appropriately, the waveform change of the signal of each captured image can be kept sharp. Therefore, in the image motion signal, unlike the conventional image flow, it is possible to accurately detect the displacement amount of the image plane blur.
さらに、画像動き信号では、撮像画像の時間的な前後関係から、画像パターンの移動の向きを検出することもできる。その結果、画像動き信号から、像面ブレの軌跡(移動ベクトル)や振動状態の位相変化などを判定することもできる。 Further, in the image motion signal, the moving direction of the image pattern can be detected from the temporal relationship of the captured image. As a result, it is also possible to determine the image plane blurring trajectory (movement vector), vibration state phase change, and the like from the image motion signal.
また、画像動き信号では、コマ間を間引くなどしてコマ間の時間間隔を長くとることによって、従来の像流れでは検出困難であった、極めて低速度の像面ブレを高精度に検出することもできる。 Also, with image motion signals, it is possible to detect extremely low-speed image plane blurring with high accuracy, which was difficult to detect with conventional image flow, by increasing the time interval between frames by thinning between frames. You can also.
さらに、複数種類のコマ間間隔について画像動き信号を検出することにより、像面ブレを非常に広い周波数帯域にわたって検出することができる。この場合、画像動き信号は、広帯域の像面ブレを抑制する制御特性を得る上で、従来無かった最適な調整指標となる。 Further, by detecting image motion signals for a plurality of types of inter-frame intervals, image plane blur can be detected over a very wide frequency band. In this case, the image motion signal is an optimum adjustment index that has not existed in the past in obtaining control characteristics for suppressing wide-band image plane blurring.
さらに、本発明では、光学的ブレ補正においてこの画像動き信号が低減することを、最終的な調整目標とする。光学的ブレ補正時における画像動き信号は、ブレ補正動作で取りきれなかった残存ブレを示す。したがって、光学的ブレ補正時の画像動き信号が低減する方向に、制御特性を調整することによって、残存ブレを十分抑制する優れた制御特性が容易に実現する。 Furthermore, in the present invention, the final adjustment target is to reduce the image motion signal in the optical blur correction. The image motion signal at the time of optical blur correction indicates residual blur that cannot be completely removed by the blur correction operation. Therefore, an excellent control characteristic that sufficiently suppresses the remaining blur can be easily realized by adjusting the control characteristic in the direction in which the image motion signal at the time of optical blur correction is reduced.
さらに、画像動き信号は、上述したように正確かつ詳細な情報を持つため、光学的ブレ補正の状況を細かく検出判定することができる。したがって、これらの検出判定を反映して、光学的ブレ補正の防振性能を正しく高める方向に制御特性を調整することが可能になる。 Furthermore, since the image motion signal has accurate and detailed information as described above, it is possible to finely detect and determine the state of optical blur correction. Therefore, it is possible to adjust the control characteristics so as to correctly improve the anti-shake performance of the optical blur correction, reflecting these detection determinations.
《請求項2》
請求項2の発明では、画像動き信号を低減する方向に、振動検出信号のゲインを調整する。光学的ブレ補正では、振動検出信号を入力として、ブレ補正光学系のフィードバック制御が行われる。そのため、振動検出信号のゲインが不適切であると、ブレ補正光学系の駆動に過不足が発生し、撮像画像の残存ブレとなって直に現れる。この残存ブレは、画像動き信号として検出される。そこで、この画像動き信号を低減する方向に、振動検出信号のゲインを調整することによって、振動検出信号の不適切なゲインを正確に調整することができる。
<Claim 2>
According to the second aspect of the present invention, the gain of the vibration detection signal is adjusted in the direction of reducing the image motion signal. In the optical blur correction, feedback control of the blur correction optical system is performed with the vibration detection signal as an input. For this reason, if the gain of the vibration detection signal is inappropriate, the driving of the blur correction optical system becomes excessive and deficient, and appears as a residual blur in the captured image. This residual blur is detected as an image motion signal. Therefore, by adjusting the gain of the vibration detection signal in the direction of reducing the image motion signal, the inappropriate gain of the vibration detection signal can be accurately adjusted.
《請求項3》
請求項3の発明では、画像動き信号を低減する方向に、位置検出信号のゲインを調整する。光学的ブレ補正では、目標駆動位置に位置検出信号を追従させる。そのため、位置検出信号のゲインが不適切であると、ブレ補正光学系の位置が目標駆動位置に一致せず、撮像画像の残存ブレとなって直に現れる。この残存ブレは、画像動き信号として検出される。そこで、この画像動き信号を低減する方向に、位置検出信号のゲインを調整することによって、位置検出信号の不適切なゲインを正確に調整することができる。
<Claim 3>
According to the third aspect of the present invention, the gain of the position detection signal is adjusted in the direction of reducing the image motion signal. In optical blur correction, the position detection signal is made to follow the target drive position. For this reason, if the gain of the position detection signal is inappropriate, the position of the blur correction optical system does not coincide with the target drive position, and appears as a residual blur in the captured image. This residual blur is detected as an image motion signal. Therefore, by adjusting the gain of the position detection signal in the direction of reducing the image motion signal, the inappropriate gain of the position detection signal can be accurately adjusted.
《請求項4》
請求項4の発明では、ブレ補正光学系の停止した状態で、振動検出信号のゲインを調整する。この状態では、ブレ補正光学系が停止状態のため、振動検出信号に対応する像面ブレのみが生じる。したがって、この状態における画像動き信号は、振動検出信号と一対一に対応する。そこで、同一スケールに換算した画像動き信号および振動検出信号が一致するように、振動検出信号のゲインを調整することで、振動検出信号のゲインを的確に調整することができる。
この調整は、位置検出信号のゲイン調整と独立して行われるため、調整工程を単純かつ迅速に実施できる。
さらに、請求項4の発明では、ブレ補正光学系を動かした状態で、位置検出信号のゲインを調整する。この状態では、ブレ補正光学系の動きに起因して被写体像がシフトし、画像動き信号が発生する。そこで、この画像動き信号に応じて、位置検出信号のゲインを独立に調整することができる。
<Claim 4>
According to the fourth aspect of the present invention, the gain of the vibration detection signal is adjusted while the blur correction optical system is stopped. In this state, since the blur correction optical system is in a stopped state, only image plane blur corresponding to the vibration detection signal occurs. Therefore, the image motion signal in this state has a one-to-one correspondence with the vibration detection signal. Therefore, the gain of the vibration detection signal can be accurately adjusted by adjusting the gain of the vibration detection signal so that the image motion signal and the vibration detection signal converted to the same scale match.
Since this adjustment is performed independently of the gain adjustment of the position detection signal, the adjustment process can be performed simply and quickly.
Furthermore, in the invention of claim 4, the gain of the position detection signal is adjusted in a state where the blur correction optical system is moved. In this state, the subject image is shifted due to the movement of the blur correction optical system, and an image motion signal is generated. Therefore, the gain of the position detection signal can be adjusted independently according to the image motion signal.
なお、このとき、被写体に対して撮影レンズを静止させることが好ましい。この場合、ブレ補正光学の動きのみに起因して、画像動き信号が発生する。したがって、この状態において、画像動き信号は、位置検出信号と一対一に対応する。そこで、同一スケールに換算した画像動き信号および位置検出信号が一致するように、位置検出信号のゲインを調整すればよい。このような調整により、位置検出信号のゲインを的確に調整することが可能になる。
この調整においても、位置検出信号のゲイン調整が、振動検出信号などのゲイン調整と独立して行われるため、調整工程を単純かつ迅速に実施できる。
At this time, it is preferable to make the photographing lens stationary with respect to the subject. In this case, an image motion signal is generated only due to the motion of the blur correction optics. Therefore, in this state, the image motion signal has a one-to-one correspondence with the position detection signal. Therefore, the gain of the position detection signal may be adjusted so that the image motion signal converted into the same scale matches the position detection signal. Such adjustment makes it possible to accurately adjust the gain of the position detection signal.
Also in this adjustment, since the gain adjustment of the position detection signal is performed independently of the gain adjustment of the vibration detection signal or the like, the adjustment process can be performed simply and quickly.
《請求項5》
請求項5の発明では、まず、ブレ補正光学系の停止した状態で、振動検出信号のゲインを独立に調整する。
次に、光学的ブレ補正を実施した状態で、位置検出信号のゲインを調整する。このとき、画像動きベクトルは、光学的ブレ補正の残存ブレに該当する。この残存ブレを打ち消すためには、ブレ補正光学系を(画像動き信号+位置検出信号)の該当位置まで変位させる必要がある。そのためには、同一スケールに換算した位置検出信号および画像動き信号について、A=前記位置検出信号/(前記画像動き信号+前記位置検出信号)を求め、位置検出信号のゲインをA倍に調整すればよい。
このような動作により、位置検出信号の調整値を計算で直に求めることが可能になる。
特に、この調整手順は、手振れの補正を実施しながら、計算により短時間に調整完了する。したがって、この調整手順は、実際の撮影中に実施する調整動作として非常に優れている。
<Claim 5>
In the fifth aspect of the invention, first, the gain of the vibration detection signal is adjusted independently while the shake correction optical system is stopped.
Next, the gain of the position detection signal is adjusted in a state where optical blur correction is performed. At this time, the image motion vector corresponds to the remaining blur in the optical blur correction. In order to cancel this remaining blur, it is necessary to displace the blur correction optical system to the corresponding position of (image motion signal + position detection signal). For this purpose, A = the position detection signal / (the image motion signal + the position detection signal) is obtained for the position detection signal and the image motion signal converted to the same scale, and the gain of the position detection signal is adjusted to A times. That's fine.
By such an operation, it becomes possible to obtain the adjustment value of the position detection signal directly by calculation.
In particular, this adjustment procedure is completed in a short time by calculation while correcting camera shake. Therefore, this adjustment procedure is very excellent as an adjustment operation performed during actual photographing.
以下、図面に基づいて本発明にかかる実施形態を説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[実施形態の構成説明]
図1は、光学的ブレ補正の機構を有するカメラシステム190(撮影レンズ190aを含む)を示す図である。なお、実際のカメラシステム190は、水平および垂直の2軸方向について像面ブレを補正する。しかしながら、図1では、説明を簡明にするため、光学的ブレ補正の機構を1軸分のみ記載している。
[Description of Embodiment Configuration]
FIG. 1 is a diagram showing a camera system 190 (including a photographing
以下、図1に示す各部の構成について説明する。
角速度センサ10は、カメラシステム190の振動を、コリオリ力などにより角速度として検出する。角速度センサ10の出力は、A/D変換部30および可変利得アンプ35を介してデジタルの角速度データに変換される。
基準値演算部40は、A/D変換部30から出力される角速度データから低域成分を抽出して、角速度の基準値(振動のない静止状態における角速度データ)を推定する。さらに、基準値演算部40は、後述する画像動きベクトルを用いて、この基準値を修正する。
Hereinafter, the structure of each part shown in FIG. 1 will be described.
The
The reference value calculation unit 40 extracts a low frequency component from the angular velocity data output from the A /
目標駆動位置演算部50は、角速度データから基準値を減算することにより、像面ブレの原因となる真の角速度を求める。目標駆動位置演算部50は、この真の角速度を積分することによって、撮影レンズ190aの光軸角度を求める。目標駆動位置演算部50は、この光軸角度に基づいて、目標駆動位置を決定する。この目標駆動位置は、この光軸角度における被写体像の変位を打ち消すブレ補正光学系100の位置である。
The target drive
なお、目標駆動位置演算部50は、この目標駆動位置の計算に使用するため、MPU200を介して、焦点距離情報120、撮影倍率情報130、およびブレ補正光学系100の光学情報140を取得する。
この焦点距離情報120は、撮影レンズ190aのズーム環のエンコーダ出力などから随時に得られる情報である。
撮影倍率情報130は、撮影レンズ190aのレンズ位置やAF駆動機構から随時に得られる情報である。
また、ブレ補正光学系100の光学情報140は、ブレ補正係数(ブレ補正係数=レンズ移動量に対する像移動量/レンズ移動量)であり、予め撮影レンズ190a内に格納されるデータである。
Note that the target drive
The
The photographing
The
さらに、撮影レンズ190aには位置検出部90が設けられ、ブレ補正光学系100の位置検出を行う。この位置検出部90は、赤外線LED92、PSD(位置検出素子)98、およびスリット板94を備える。赤外線LED92の光は、ブレ補正光学系100の鏡筒102に設けられたスリット板94のスリット穴96を通過してスポット光となる。このスポット光は、PSD98に到達する。PSD98は、このスポット光の受光位置を信号出力する。この信号出力をA/D変換部110および可変利得アンプ115を介してデジタル変換することにより、ブレ補正光学系100の位置検出信号が得られる。
Further, the photographing
駆動信号演算部60は、この位置検出信号と目標駆動位置との偏差を求め、この偏差に応じて駆動信号を算出する。例えば、この駆動信号の演算は、偏差の比例項、積分項、および微分項を所定比率で足し合わせるPID制御が実施される。
ドライバ70は、求めた駆動信号(デジタル信号)に応じて、駆動電流を駆動機構80に流す。
The drive signal calculation unit 60 obtains a deviation between the position detection signal and the target drive position, and calculates a drive signal according to the deviation. For example, in the calculation of the drive signal, PID control is performed in which the proportional term, the integral term, and the derivative term of the deviation are added at a predetermined ratio.
The
駆動機構80は、ヨーク82、マグネット84、コイル86から構成される。コイル86は、ブレ補正光学系100の鏡筒102に固定された状態で、ヨーク82とマグネット84からなる形成される磁気回路内に配置される。ドライバ70の駆動電流をこのコイル86に流すことにより、ブレ補正光学系100を光軸と直交する向きに動かすことができる。
The
ブレ補正光学系100は、撮影レンズ190aの結像光学系の一部である。このブレ補正光学系100を目標駆動位置まで動かして、被写体像の結像位置をシフトさせることにより、被写体像の像面ブレを抑制できる。
撮像素子150は、撮像面に形成される被写体像を撮像する。撮像画像は、不図示のモニタ画面に表示される他、動きベクトル検出部160へ出力される。
The blur correction
The
動きベクトル検出部160は、撮像画像のコマ間変位を検出することにより、画像動きベクトルを検出する。MPU200は、焦点距離情報120および撮影倍率情報130を用いて、この画像動きベクトルを基準値と同一スケールに換算する。このように換算された画像動きベクトルは、前述した基準値演算部40において基準値の修正やゲイン調整などに使用される。
The motion
[発明との対応関係]
以下、発明と本実施形態との対応関係について説明する。なお、ここでの対応関係は、参考のために一解釈を例示するものであり、本発明を徒らに限定するものではない。
請求項記載の撮影レンズは、撮影レンズ190aに対応する。
請求項記載のブレ補正光学系は、ブレ補正光学系100に対応する。
請求項記載の振動検出部は、角速度センサ10に対応する。
請求項記載のブレ補正制御部は、可変利得アンプ35、基準値演算部40、目標駆動位置演算部50、駆動信号演算部60、ドライバ70、駆動機構80、位置検出部90、および可変利得アンプ115に対応する。
請求項記載の情報取得部は、MPU200の『動きベクトル検出部160から画像動きベクトルを取得する機能』に対応する。
請求項記載の特性調整部は、MPU200の『可変利得アンプ35,115のゲインを調整する機能』に対応する。
請求項記載の目標駆動位置演算部は、目標駆動位置演算部50に対応する。
請求項記載の位置検出部は、位置検出部90に対応する。
請求項記載の駆動部は、駆動信号演算部60、ドライバ70、可変利得アンプ115および駆動機構80に対応する。
請求項記載のカメラシステムは、カメラシステム190に対応する。
請求項記載の動き検出部は、動きベクトル検出部160に対応する。
請求項記載の撮像部は、撮像素子150に対応する。
請求項記載の画像動き信号は、画像動きベクトルの角速度と同じ方向の成分に対応する。
請求項記載の位置検出信号は、可変利得アンプ115から出力される位置検出信号に対応する。
請求項記載の振動検出信号は、可変利得アンプ35から出力される角速度データに対応する。
[Correspondence with Invention]
The correspondence relationship between the invention and this embodiment will be described below. Note that the correspondence relationship here illustrates one interpretation for reference, and does not limit the present invention.
The photographic lens described in the claims corresponds to the
The shake correction optical system described in the claims corresponds to the shake correction
The vibration detection unit described in the claims corresponds to the
The blur correction control unit includes a
The information acquisition unit described in the claims corresponds to the “function of acquiring an image motion vector from the motion
The characteristic adjustment unit described in the claims corresponds to the “function of adjusting the gains of the
The target drive position calculation unit described in the claims corresponds to the target drive
The position detector described in the claims corresponds to the
The drive unit described in the claims corresponds to the drive signal calculation unit 60, the
The camera system described in the claims corresponds to the
The motion detector described in the claims corresponds to the
The imaging unit described in the claims corresponds to the
The image motion signal described in the claims corresponds to a component in the same direction as the angular velocity of the image motion vector.
The position detection signal described in the claims corresponds to the position detection signal output from the
The vibration detection signal described in the claims corresponds to the angular velocity data output from the
[光学的ブレ補正の動作説明]
図2は、光学的ブレ補正の制御動作を示す流れ図である。
まず、光学的ブレ補正の制御動作について、図2を用いて説明する。
[Explanation of optical image stabilization]
FIG. 2 is a flowchart showing an optical blur correction control operation.
First, the control operation of optical blur correction will be described with reference to FIG.
ステップS11: 角速度センサ10の角速度出力は、定期的にA/D変換すれ、可変利得アンプ35から角速度データとして出力される。
Step S11: The angular velocity output of the
ステップS12: 基準値演算部40は、この角速度データから低域成分を抽出して、角速度データの基準値(ブレのない静止時における角速度データ)を推定する。 Step S12: The reference value calculation unit 40 extracts a low frequency component from the angular velocity data, and estimates a reference value of the angular velocity data (angular velocity data at rest without blur).
ステップS13: 基準値演算部40は、MPU200から、後述する画像動きベクトルV′を情報取得し、基準値Woを下式に従って修正する。
Wo′=Wo−Q・v′ ・・・(1)
ただし、Qは画像動きベクトルのフィードバックゲインである。v′は画像動きベクトルV′の角速度と同じ向きの成分(角速度と同一スケールに換算されたもの)である。このQの値は、基準値Wo′の行き過ぎを適度に抑制し、かつ基準値Wo′の整定時間を適度に短縮するなどの観点から決定される。
Step S13: The reference value calculation unit 40 acquires information about an image motion vector V ′ described later from the
Wo ′ = Wo−Q · v ′ (1)
Where Q is the feedback gain of the image motion vector. v ′ is a component in the same direction as the angular velocity of the image motion vector V ′ (converted to the same scale as the angular velocity). The value of Q is determined from the standpoint of appropriately suppressing the overshoot of the reference value Wo ′ and appropriately shortening the settling time of the reference value Wo ′.
一般に、基準値Wo′に誤差が生じると、光学的ブレ補正において撮像画像に残存ブレが生じる。この残存ブレを画像動きベクトルV′として検出し、上式(1)によって基準値にフィードバックすることにより、基準値Wo′の誤差を低減することができる。
なお、光学的ブレ補正では、ブレ補正光学系100の追従性を高めるため、画像動きベクトルの更新間隔よりも短いサンプリング間隔で、目標駆動位置および基準値の更新を実行する。そのため、毎回の基準値修正のたびに、毎回新しい画像動きベクトルを使用することはできない。そこで、次回の画像動きベクトルを取得するまでの期間、今回の画像動きベクトルV′を繰り返し使用する。
In general, if an error occurs in the reference value Wo ′, a residual blur occurs in the captured image in the optical blur correction. By detecting this residual blur as an image motion vector V ′ and feeding it back to the reference value by the above equation (1), the error of the reference value Wo ′ can be reduced.
In the optical blur correction, in order to improve the followability of the blur correction
ステップS14: 目標駆動位置演算部50は、可変利得アンプ35から出力される角速度データから、修正後の基準値Wo′を減算し、像面ブレの原因となる真の角速度データを求める。
Step S14: The target drive
ステップS15: 目標駆動位置演算部50は、この真の角速度データを積分することにより、撮影レンズ190aの光軸角度の変位量を求める。目標駆動位置演算部50は、この光軸角度の値から、被写体像の結像位置の変位を打ち消すために必要なブレ補正光学系100の位置(いわゆる目標駆動位置)を求める。
例えば、下式をもちいて、この目標駆動位置θ(Tk)の計算が行われる。
C=f・(1+β)2/K ・・・(2)
θ(Tk)=θ(Tk-1)+C・[W(Tk)−Wo′] ・・・(3)
ただし、fは焦点距離、βは撮影倍率、θ(Tk-1)は前回の目標駆動位置、W(Tk)は最新の角速度データ、およびKはブレ補正係数である。なお、ブレ補正係数Kは、下式に基づいて予め実測しておく。
K=(被写体像の変位)/(ブレ補正光学系100の変位)
ステップS16: 駆動信号演算部60は、目標駆動位置演算部50から目標駆動位置を情報取得し、ブレ補正光学系100の位置検出信号が目標駆動位置に一致するように追従制御を実行する。
Step S15: The target drive
For example, the target drive position θ (T k ) is calculated using the following equation.
C = f · (1 + β) 2 / K (2)
θ (T k ) = θ (T k−1 ) + C · [W (T k ) −Wo ′] (3)
Where f is the focal length, β is the imaging magnification, θ (T k−1 ) is the previous target drive position, W (T k ) is the latest angular velocity data, and K is the blur correction coefficient. The blur correction coefficient K is measured in advance based on the following equation.
K = (displacement of subject image) / (displacement of blur correction optical system 100)
Step S16: The drive signal calculation unit 60 acquires information about the target drive position from the target drive
[画像動きベクトルの計算処理、およびゲイン調整の動作説明]
次に、画像動きベクトルの計算処理について説明する。
図3は、画像動きベクトルの計算手順を示す流れ図である。
図3に示す一連の動作は、撮像素子150の撮像動作のたびに随時実施される動作であり、また、上述した光学的ブレ補正(図2)と同時並行に実施される動作である。
[Explanation of image motion vector calculation and gain adjustment]
Next, image motion vector calculation processing will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for calculating an image motion vector.
A series of operations shown in FIG. 3 is an operation that is performed whenever the image capturing operation of the
ステップS21: 撮像素子150は、画像のライン数を間引くことにより、モニタ表示用の撮像画像を高速(30フレーム/秒)に読み出す。
Step S21: The
ステップS22: 動きベクトル検出部160は、撮像画像のコマ間差などから画像の動きベクトルを求める。このような画像動きベクトルの検出方法としては、ブロックマッチング法などの方法がある。
なお、撮像画像の全体について画像動きベクトルを求めてもよい。または、撮像画像の一部エリアについて画像動きベクトルを求めてもよい。
さらに、画像動きベクトルとしては、光学的ブレ補正の各軸方向(例えば、垂直と水平など)ごとに個別に求めてもよい。この場合、各軸方向の画像動き(コマ間の変位)を個々の要素とする画像動きベクトルが求まる。
また、画像動きベクトルとしては、複数の向きについて撮像画像のコマ間変位を検出することで、撮像画像の変位方向と変位量を求めてもよい。
なお、ブロックマッチング法などでは、各コマの撮像画像をずらしながらコマ間差を求める。このときのコマ間差のプロット値を画素ピッチよりも細かく補間計算した上で、コマ間差を最小とするコマ間変位を求めることが好ましい。この場合には、画素ピッチの1/10程度の分解能で精密な画像動きベクトルを求めることができる。
Step S22: The motion
In addition, you may obtain | require an image motion vector about the whole captured image. Or you may obtain | require an image motion vector about the partial area of a captured image.
Further, the image motion vector may be obtained individually for each axial direction (for example, vertical and horizontal) of optical blur correction. In this case, an image motion vector having image motion in each axis direction (displacement between frames) as an individual element is obtained.
Further, as the image motion vector, the displacement direction and the displacement amount of the captured image may be obtained by detecting inter-frame displacement of the captured image in a plurality of directions.
In the block matching method or the like, the inter-frame difference is obtained while shifting the captured image of each frame. It is preferable to obtain the inter-frame displacement that minimizes the inter-frame difference after performing the interpolated calculation of the inter-frame difference plot value finer than the pixel pitch. In this case, a precise image motion vector can be obtained with a resolution of about 1/10 of the pixel pitch.
ステップS23: MPU200は、撮影レンズ190aの焦点距離情報120を情報取得する。
Step S23: The
ステップS24: MPU200は、撮影レンズ190aの撮影倍率情報130を情報取得する。
Step S24: The
ステップS25: 動きベクトル検出部160が出力する画像動きベクトルは、撮像画像のコマ間における変位の情報である。そこで、MPU200は、画像動きベクトルを、基準値と同じ角速度のスケールに換算する。例えば、下記の換算式が使用される。
ステップS26: MPU200は、基準値修正用に保持する画像動きベクトルを、ステップS5で求めた最新値V′に更新する。
Step S26: The
ステップS27: MPU200は、ゲイン調整モードを開始するか否かを判断する。このゲイン調整モードは、例えば、光学的ブレ補正の開始直後、光学的ブレ補正の性能低下を検出した時点、撮影レンズが交換された直後、ユーザー操作によりゲイン調整が指示された時、および電源投入直後などのタイミングで適時に実施される。
ここで、ゲイン調整モードを開始する場合、MPU200はステップS28に動作を移行する。
一方、ゲイン調整モードを開始しない場合、MPU200はステップS21に動作を戻す。
Step S27: The
Here, when starting the gain adjustment mode, the
On the other hand, when the gain adjustment mode is not started, the
ステップS28: MPU200は、光学的ブレ補正が安定動作しているか否かを判定する。これは、過渡状態や異常状態では、後述する調整動作に支障を生じるからである。
ここで、光学的ブレ補正が安定動作している場合(いわゆる引き込み完了)、MPU200はステップS29に動作を移行する。
一方、光学的ブレ補正が安定動作していない場合、MPU200は調整動作を断念してステップS21に動作を戻す。
Step S28: The
Here, when the optical blur correction is operating stably (so-called pull-in completion), the
On the other hand, if the optical blur correction is not stably operated, the
ステップS29: 次に、MPU200は、画像動きベクトルの大きさが許容値Th1以下か否かを判定する。この許容値Th1は、画像動きベクトルが示す撮像画像の残存ブレの認知限界を示す値である。例えば、この許容値Th1は、撮像素子150の画素ピッチや画像印刷サイズや画像表示サイズなどに応じて決定される値である。
ここで、画像動きベクトルの大きさが許容値Th1以下の場合、MPU200は、ステップS30に動作を移行する。
一方、画像動きベクトルの大きさが許容値Th1よりも大きい場合、MPU200は調整動作が必要と判断して、ステップS31に動作を移行する。
Step S29: Next, the
Here, when the magnitude of the image motion vector is equal to or smaller than the allowable value Th1, the
On the other hand, if the size of the image motion vector is larger than the allowable value Th1, the
ステップS30: ここでは、光学的ブレ補正の防振性能が極めて高く、ゲイン調整が不要と判断できる。そこで、MPU200は、ゲイン調整モードを完了して、ステップS21に動作を戻す。
Step S30: Here, it can be determined that the anti-vibration performance of the optical blur correction is extremely high and that the gain adjustment is unnecessary. Therefore, the
ステップS31: ここでは、光学的ブレ補正の防振性能が必ずしも充分でないため、ゲイン調整が必要と判断できる。そこで、MPU200は、画像動きベクトルの前回値と最新値の大ききを比較する。
もしも、画像動きベクトルが前回よりも小さくなっていれば、MPU200は、前回のゲイン調整の増減方向が正しいと判断して、ステップS32に動作を移行する。
一方、画像動きベクトルが前回よりも大きくなっていれば、MPU200は、ステップS33に動作を移行する。
Step S31: Here, it can be determined that the gain adjustment is necessary because the image stabilization performance of the optical blur correction is not necessarily sufficient. Therefore, the
If the image motion vector is smaller than the previous time, the
On the other hand, if the image motion vector is larger than the previous time, the
ステップS32: このステップでは、画像動きベクトルが示す残存ブレが順調に小さくなっている。そのため、前回と同じ増減方向で、可変利得アンプ35および/または可変利得アンプ115のゲインを所定の刻み幅で変更する。このゲイン調整の後、MPU200はステップS21に動作を戻す。
Step S32: In this step, the residual blur indicated by the image motion vector is smoothly reduced. Therefore, the gain of the
ステップS33: MPU200は、ゲイン調整モードを開始してからのゲイン調整回数が、所定の制限値を超えたか否かを判断する。
ここで、ゲイン調整回数が制限値を超えた場合、MPU200はステップS34に動作を移行する。
一方、ゲイン調整回数が制限値以下の場合、MPU200はステップS35に動作を移行する。
Step S33: The
If the gain adjustment count exceeds the limit value, the
On the other hand, when the number of gain adjustments is equal to or less than the limit value, the
ステップS34: このステップでは、ゲイン調整回数が制限値を超えたため、これ以上のゲイン調整は不要と判断できる。そこで、MPU200は、ゲイン調整モードを完了して、ステップS21に動作を戻す。
Step S34: In this step, since the number of gain adjustments exceeds the limit value, it can be determined that further gain adjustment is unnecessary. Therefore, the
ステップS35: ここでは、画像動きベクトルが前回よりも増えてしまったため、MPU200は、前回とは逆の増減方向で、可変利得アンプ35および/または可変利得アンプ115のゲインを所定の刻み幅で変更する。なお、この刻み幅は、増減方向が逆転するたびに小さくすることが好ましい。このゲイン調整の後、MPU200はステップS21に動作を戻す。
上述した動作により、画像動きベクトルの計算処理と併せて、制御特性(ここではゲイン)の漸近的な調整も一緒に実施される。
Step S35: Here, since the image motion vector has increased from the previous time, the
As a result of the above-described operation, asymptotic adjustment of the control characteristics (here, gain) is performed together with the calculation processing of the image motion vector.
[別のゲイン調整モードの動作説明]
図4は、別のゲイン調整モードの動作を説明する流れ図である。このゲイン調整モードも、例えば、光学的ブレ補正の開始直後、光学的ブレ補正の性能低下を検出した時、ユーザー操作によりゲイン調整が指示された時、撮影レンズが交換された時点、および電源投入直後などのタイミングで適時に実施される。
以下、図4に示すステップ番号に沿って、動作を説明する。
[Explanation of other gain adjustment modes]
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation in another gain adjustment mode. This gain adjustment mode is also used, for example, immediately after the start of optical blur correction, when a decrease in optical blur correction performance is detected, when gain adjustment is instructed by a user operation, when a photographic lens is replaced, and when the power is turned on. Implemented in a timely manner, such as immediately after.
Hereinafter, the operation will be described along the step numbers shown in FIG.
ステップS41: MPU200は、まず、光学的ブレ補正を停止し、ブレ補正光学系を中心付近に保持する。
Step S41: The
ステップS42: MPU200は、可変利得アンプ35から出力される角速度データを取得する。
Step S42: The
ステップS43: MPU200は、角速度データを像面ブレのスケールに換算して積算し、撮影レンズ190aの振動によって生じる被写体像の変位Δ1を求める。
Step S43: The
ステップS44: MPU200は、撮像素子150から次回の撮像画像が出力されるまで、ステップS42,S43を繰り返し実行する。その結果、撮像画像のコマ間に発生する被写体像の変位Δ1が求まる。
一方、撮像素子150から次回の撮像画像が出力されると、MPU200は、ステップS45に動作を移行する。
Step S44: The
On the other hand, when the next captured image is output from the
ステップS45: MPU200は、動きベクトル検出部160から撮像画像のコマ間変位である画像動きベクトルを情報取得する。
Step S45: The
ステップS46: MPU200は、この動きベクトルの角速度と同じ方向の成分から、撮像画像の像面上の変位Δ2を求める。
Step S46: The
ステップS47: ここでは、ブレ補正光学系が静止状態にあるため、変位Δ1と変位Δ2とは本来一致する。この変位Δ1,Δ2にズレが生じるのは、角速度データのゲインが不適切なためである。そこで、この変位Δ1,Δ2を基準にして、角速度データのゲインγ1(可変利得アンプ35のゲインγ1)を下式により調整する。
調整後のγ1=調整前のγ1×(Δ2/Δ1)
このような調整により、角速度データのゲイン調整が完了する。
Step S47: Here, since the shake correction optical system is in a stationary state, the displacement Δ1 and the displacement Δ2 are essentially the same. The reason why the displacements Δ1 and Δ2 are shifted is that the gain of the angular velocity data is inappropriate. Therefore, the gain γ1 of the angular velocity data (the gain γ1 of the variable gain amplifier 35) is adjusted by the following equation with reference to the displacements Δ1 and Δ2.
Γ1 after adjustment = γ1 before adjustment × (Δ2 / Δ1)
With such adjustment, the gain adjustment of the angular velocity data is completed.
ステップS48: 続いて、MPU200は、光学的ブレ補正を開始する。MPU200は、光学的ブレ補正が安定状態に引き込まれるまで待って、ステップS49に動作を移行する。
Step S48: Subsequently, the
ステップS49: MPU200は、可変利得アンプ115から出力される位置検出信号を情報取得する。
Step S49: The
ステップS50: MPU200は、ブレ補正光学系の位置検出信号を像面上のスケールに換算することにより、ブレ補正光学系による結像位置のシフト量である変位Δ3を求める。この変位Δ3は、結像位置のシフトの向きに応じて正負の符号を持つ。
Step S50: The
ステップS51: MPU200は、撮像素子150から次回の撮像画像が出力されるまで、ステップS49,S50を繰り返し実行する。その結果、撮像画像のコマ間における変位Δ3が求まる。
一方、撮像素子150から次回の撮像画像が出力されると、MPU200は、ステップS52に動作を移行する。
Step S51: The
On the other hand, when the next captured image is output from the
ステップS52: MPU200は、動きベクトル検出部160から撮像画像のコマ間変位である画像動きベクトルを情報取得する。
Step S52: The
ステップS53: MPU200は、この動きベクトルの位置検出信号と同じ方向の成分を像面上のスケールに換算し、残存ブレの変位Δ2を求める。この変位Δ2は、残存ブレの移動方向に応じて正負の符号を持つ。
Step S53: The
ステップS54: ここでは、上述したステップS47において角速度データのゲインγ1が既に調整済みである。したがって、正確なゲインをもつ角速度データから計算される目標駆動位置も調整済みの値となる。
ここで、撮像画像の残存ブレは変位Δ2を示す。したがって、理想的には(Δ2+Δ3)の像シフトを起こすように、ブレ補正光学系の位置制御をしなければならない。
Step S54: Here, the gain γ1 of the angular velocity data has already been adjusted in step S47 described above. Therefore, the target drive position calculated from the angular velocity data having an accurate gain is also an adjusted value.
Here, the remaining blur of the captured image indicates a displacement Δ2. Therefore, ideally, the position of the blur correction optical system must be controlled so as to cause an image shift of (Δ2 + Δ3).
一方、光学的ブレ補正により、位置検出信号と目標駆動位置が一致するように制御される。そのことから、目標駆動位置を像面上に換算すれば、変位Δ3とほぼ等しい値になる。この目標駆動位置の値は、上述したように調整済みであるため、調整によって変更できない。 On the other hand, the position detection signal and the target drive position are controlled to coincide with each other by optical blur correction. Therefore, when the target drive position is converted on the image plane, the value is substantially equal to the displacement Δ3. Since the target drive position value has been adjusted as described above, it cannot be changed by adjustment.
以上のことから、理想的な像面変位(Δ2+Δ3)の像シフトを起こすブレ補正光学系の位置において、変位Δ3に相当する位置検出信号を出力すればよい。そこで、可変利得アンプ115のゲインγ2(位置検出信号のゲインγ2)を下式により調整する。
調整後のγ2=調整前のγ2×Δ3/(Δ2+Δ3)
From the above, it is only necessary to output a position detection signal corresponding to the displacement Δ3 at the position of the blur correction optical system that causes an image shift of the ideal image plane displacement (Δ2 + Δ3). Therefore, the gain γ2 (gain γ2 of the position detection signal) of the
Γ2 after adjustment = γ2 × Δ3 / (Δ2 + Δ3) before adjustment
このような調整により、位置検出信号のゲイン調整が完了する。
特に、この調整では、画像動き信号を絶対基準にして、振動検出信号(ここでは角速度)のゲイン、位置検出信号のゲインをそれぞれ適切に順序立てて調整することが可能になる。
Such adjustment completes the gain adjustment of the position detection signal.
In particular, in this adjustment, it is possible to adjust the gain of the vibration detection signal (here, the angular velocity) and the gain of the position detection signal in appropriate order based on the image motion signal as an absolute reference.
さらに、この調整では、計算により調整値が特定できるため、調整が極めて短時間に完了する。また、調整手順の後半は、光学的ブレ補正を実施しながら調整することができる。したがって、実際の撮影中に調整モードとして実施すれば、ユーザーに意識させないほどの短時間に調整が済んでしまう。すなわち、第2の実施形態は、実際の撮影中に実施する調整モードとして、非常に優れた調整モードである。 Furthermore, in this adjustment, since the adjustment value can be specified by calculation, the adjustment is completed in a very short time. In the second half of the adjustment procedure, adjustment can be performed while performing optical blur correction. Therefore, if the adjustment mode is implemented during actual photographing, the adjustment is completed in such a short time that the user is not conscious. That is, the second embodiment is a very excellent adjustment mode as an adjustment mode performed during actual photographing.
[実施形態の補足事項]
なお、上述した実施形態では、撮像素子の撮像画像に基づいて画像動きベクトルを生成している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、カメラシステムの分割測光機構や焦点検出機構や測色機構やファインダ機構などで光電変換を行って、撮像画像を生成してもよい。この種の撮像画像から画像動きベクトルを生成することによって、『銀塩カメラ』や『一眼レフタイプの電子カメラ』において本発明を実施することができる。
[Supplementary items of the embodiment]
In the above-described embodiment, the image motion vector is generated based on the captured image of the image sensor. However, the present invention is not limited to this. For example, the captured image may be generated by performing photoelectric conversion using a split photometry mechanism, a focus detection mechanism, a color measurement mechanism, a finder mechanism, or the like of the camera system. By generating an image motion vector from this type of captured image, the present invention can be implemented in a “silver salt camera” or a “single-lens reflex electronic camera”.
さらに、カメラ側に秒間1〜8コマ以上程度の連写性能があれば、ゲイン調整に必要なサンプリング間隔の画像動き信号を得ることもできる。したがって、連写しながら光学的ブレ補正を継続実施するタイプのカメラに本発明を適用することもできる。 Furthermore, if the camera has a continuous shooting performance of about 1 to 8 frames per second, an image motion signal at a sampling interval necessary for gain adjustment can be obtained. Therefore, the present invention can also be applied to a type of camera that continuously performs optical blur correction while continuously shooting.
また、複数種類のコマ間隔について画像動き信号を検出し、その検出結果を調整指標として使用してもよい。この検出結果からは、広帯域の像面ブレを特定できる。したがって、この検出結果を調整指標とすることにより、光学的ブレ補正の制御特性を広帯域にわたって良好に調整することが可能になる。 In addition, image motion signals may be detected for a plurality of types of frame intervals, and the detection result may be used as an adjustment index. From this detection result, it is possible to identify wide-band image plane blurring. Therefore, by using this detection result as an adjustment index, it is possible to satisfactorily adjust the control characteristic of optical blur correction over a wide band.
さらに、上述した実施形態において、撮影レンズ190aとカメラシステム190とを一体に構成してもよい。また、撮影レンズ190aとカメラシステム190とを着脱自在に構成してもよい。なお、撮影レンズ190aとカメラシステム190とを着脱する場合は、画像動き信号を生成するブロックを、撮影レンズ190aおよびカメラシステム190のどちらに設置してもよい。例えば、画像動き信号を生成するブロックをカメラシステム190側に設置し、画像動き信号を基準値と同一スケールに換算するブロックを撮影レンズ190a側に設置するなどの態様が可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、振動検出信号として角速度を検出している。しかしながら、本発明は、角速度の検出に限定されず、被写体像の結像位置の変位を推定可能な振動成分を検出すればよい。例えば、カメラシステムに作用する加速度や、角加速度や、遠心力や、慣性力などを振動検出信号として検出すればよい。 In the above-described embodiment, the angular velocity is detected as the vibration detection signal. However, the present invention is not limited to the detection of the angular velocity, and it is sufficient to detect a vibration component that can estimate the displacement of the imaging position of the subject image. For example, an acceleration acting on the camera system, an angular acceleration, a centrifugal force, an inertial force, or the like may be detected as a vibration detection signal.
なお、上述した実施形態において、調整精度を高めるため、撮影レンズ190aやカメラシステム190に偏心おもりを持つモータなどの振動発生機構を設けて、振動を強制的に与えてもよい。
In the embodiment described above, in order to increase the adjustment accuracy, a vibration generating mechanism such as a motor having an eccentric weight may be provided in the photographing
また、上述した実施形態では、本発明をゲイン調整に適用しているが、これに限定されない。一般的に、光学的ブレ補正の制御特性の調整全般に本発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to gain adjustment, but the present invention is not limited to this. In general, the present invention can be applied to general adjustment of control characteristics of optical blur correction.
以上説明したように、本発明は、光学的ブレ補正機能を有する光学機器などに利用可能な技術である。 As described above, the present invention is a technique that can be used for an optical apparatus having an optical blur correction function.
10 角速度センサ
20 増幅部
30 A/D変換部
35 可変利得アンプ
40 基準値演算部
50 目標駆動位置演算部
60 駆動信号演算部
70 ドライバ
80 駆動機構
90 位置検出部
115 可変利得アンプ
150 撮像素子
160 動きベクトル検出部
190 カメラシステム
190a 撮影レンズ
200 MPU
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記撮像面における前記被写体像の像面ブレを光学的に補正するためのブレ補正光学系と、
振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部と、
前記振動検出信号に基づいて前記ブレ補正光学系の位置を制御して、光学的ブレ補正を実施するブレ補正制御部と、
前記カメラの撮像画像のコマ間変位を検出して得られる画像動き信号を情報取得する情報取得部と、
前記光学的ブレ補正の実施時に前記画像動き信号が低減する方向に、前記ブレ補正制御部の制御特性を調整する特性調整部と
を備えたことを特徴とする撮影レンズ。 A photographic lens that forms a subject image on the imaging surface of a camera,
A blur correction optical system for optically correcting an image plane blur of the subject image on the imaging surface;
A vibration detector that detects vibration and outputs a vibration detection signal;
A shake correction control unit for controlling the position of the shake correction optical system based on the vibration detection signal and performing optical shake correction;
An information acquisition unit for acquiring information on an image motion signal obtained by detecting an inter-frame displacement of a captured image of the camera;
A photographic lens, comprising: a characteristic adjusting unit that adjusts a control characteristic of the blur correction control unit in a direction in which the image motion signal is reduced when the optical blur correction is performed.
前記特性調整部は、前記画像動き信号を低減する方向に、前記振動検出信号のゲインを調整する
ことを特徴とする撮影レンズ。 The photographic lens according to claim 1,
The photographic lens, wherein the characteristic adjustment unit adjusts a gain of the vibration detection signal in a direction in which the image motion signal is reduced.
前記ブレ補正制御部は、
前記振動検出信号に基づいて前記ブレ補正光学系の目標駆動位置を算出する目標駆動位置演算部と、
前記ブレ補正光学系の位置を検出して、位置検出信号として出力する位置検出部と、
前記位置検出信号と前記目標駆動位置との偏差に応じて、前記ブレ補正光学系を変位させる駆動部とを備え、
前記特性調整部は、
前記画像動き信号を低減する方向に、前記位置検出信号のゲインを調整する
ことを特徴とする撮影レンズ。 The photographic lens according to claim 1 or 2,
The blur correction control unit
A target drive position calculation unit that calculates a target drive position of the blur correction optical system based on the vibration detection signal;
A position detection unit that detects the position of the blur correction optical system and outputs the position detection signal;
A drive unit that displaces the blur correction optical system according to a deviation between the position detection signal and the target drive position;
The characteristic adjusting unit is
An imaging lens, wherein a gain of the position detection signal is adjusted in a direction in which the image motion signal is reduced.
前記ブレ補正制御部は、
前記振動検出信号に基づいて前記ブレ補正光学系の目標駆動位置を算出する目標駆動位置演算部と、
前記ブレ補正光学系の位置を検出して、位置検出信号として出力する位置検出部と、
前記位置検出信号と前記目標駆動位置との偏差に応じて、前記ブレ補正光学系を変位させる駆動部とを備え、
前記特性調整部は、
前記ブレ補正光学系の停止した状態で、同一スケールに換算した前記画像動き信号および前記振動検出信号が一致するように、前記振動検出信号のゲインを調整し、
前記ブレ補正光学系を動かした状態で、前記画像動き信号に応じて、前記位置検出信号のゲインを調整する
ことを特徴とする撮影レンズ。 The photographic lens according to claim 1,
The blur correction control unit
A target drive position calculation unit that calculates a target drive position of the blur correction optical system based on the vibration detection signal;
A position detection unit that detects the position of the blur correction optical system and outputs the position detection signal;
A drive unit that displaces the blur correction optical system in accordance with a deviation between the position detection signal and the target drive position;
The characteristic adjusting unit is
In a state in which the blur correction optical system is stopped, the gain of the vibration detection signal is adjusted so that the image motion signal converted to the same scale and the vibration detection signal match.
A photographic lens, wherein a gain of the position detection signal is adjusted according to the image motion signal in a state where the blur correction optical system is moved.
前記特性調整部は、
前記ブレ補正光学系の停止した状態で、前記画像動き信号と前記振動検出信号とが一致するように、前記振動検出信号のゲインを調整し、
その後、前記光学的ブレ補正を実施した状態で、同一スケールに換算した前記位置検出信号および前記画像動き信号について、
A=前記位置検出信号/(前記画像動き信号+前記位置検出信号)
を求め、前記位置検出信号のゲインをA倍に調整する
ことを特徴とする撮影レンズ。 The photographic lens according to claim 4,
The characteristic adjusting unit is
With the shake correction optical system stopped, adjust the gain of the vibration detection signal so that the image motion signal and the vibration detection signal match,
Then, with the optical blur correction performed, for the position detection signal and the image motion signal converted to the same scale,
A = the position detection signal / (the image motion signal + the position detection signal)
And a gain of the position detection signal is adjusted to A times.
前記撮影レンズにより撮像面に形成される被写体像を撮像する撮像部と、
前記撮像部から撮像画像を取得して前記撮像画像のコマ間変位を検出して、前記画像動き信号として出力する動き検出部と
を備えたことを特徴とするカメラシステム。 The taking lens according to any one of claims 1 to 5,
An imaging unit that captures a subject image formed on an imaging surface by the imaging lens;
A camera system comprising: a motion detection unit that acquires a captured image from the imaging unit, detects inter-frame displacement of the captured image, and outputs the displacement as the image motion signal.
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