JP4681925B2 - Camera with image stabilization function - Google Patents
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Description
本発明は、手ぶれ補正機能を備えたカメラに関し、特に、制御系において定められるパラメータの設定、調整に関する。 The present invention relates to a camera having a camera shake correction function, and more particularly to setting and adjustment of parameters determined in a control system.
手ぶれ補正機能を備えたカメラでは、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出するため、角速度センサが設けられ、あるいは映像信号から動きベクトルが検出される。そして、像ブレを防ぐため、手ぶれによるカメラの動きを相殺するようにプリズムなどの光学レンズが駆動される。これにより、像ブレの生じない画像を得ることができる(特許文献1参照)。 In a camera having a camera shake correction function, an angular velocity sensor is provided or a motion vector is detected from a video signal in order to detect a change in the posture of the camera due to camera shake. In order to prevent image blurring, an optical lens such as a prism is driven so as to cancel the movement of the camera due to camera shake. As a result, an image without image blur can be obtained (see Patent Document 1).
手ぶれ補正の制御に関しては、例えば汎用的なフィードバック制御であるPID制御が適用される。PID制御では、比例ゲイン、積分時間、微分時間といった制御パラメータが制御系の特性に従って調整され、例えば限界感度法によってパラメータ値が定められる(特許文献2参照)。
カメラを長い間使用すると、手ぶれ補正機構における磨耗などにより、応答特性といった制御系の特性が変化する。しかしながら、制御パラメータはあらかじめ製造時の制御系の特性に従って定められているため、長年の使用によって制御誤差が生じ、像ブレが防止できなくなる。 If the camera is used for a long time, the characteristics of the control system such as the response characteristics change due to wear in the camera shake correction mechanism. However, since the control parameters are determined in advance according to the characteristics of the control system at the time of manufacture, control errors occur due to long-term use, and image blur cannot be prevented.
本発明のカメラは、光学的補正により像ブレを防ぐ手ぶれ補正機構を備えたカメラであり、手ぶれ補正機構の経時的変化などに関らず、常に適切な手ぶれ補正を実行可能なカメラである。本発明のカメラは、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出し、手ぶれ検出信号を出力する手ぶれ検出手段と、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構とを備える。例えば手ブレ検出手段は角速度を検出するジャイロメータによって構成すればよい。また、手ぶれ補正機構は、撮影光学系中に手ぶれ補正用レンズを設け、手ぶれを相殺する方向へレンズを相対的にシフトさせる構成にすればよい。あるいは、手ぶれを相殺する方向へ撮像素子を相対的にシフトさせる構成にしてもよい。 The camera of the present invention is a camera provided with a camera shake correction mechanism that prevents image blur by optical correction, and can always perform appropriate camera shake correction regardless of changes in the camera shake correction mechanism over time. The camera of the present invention includes a camera shake detecting means for detecting a camera posture change due to camera shake and outputting a camera shake detection signal, and an image formation area of a subject image obtained by a photographing optical system so as to prevent image blur caused by the camera shake. And a camera shake correction mechanism for adjusting the image quality. For example, the camera shake detection means may be constituted by a gyrometer that detects angular velocity. Further, the camera shake correction mechanism may be configured such that a camera shake correction lens is provided in the photographing optical system and the lens is relatively shifted in a direction to cancel the camera shake. Or you may make it the structure which shifts an image pick-up element relatively in the direction which cancels camera shake.
さらに本発明のカメラは、手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、制御パラメータを、手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に従って定めるパラメータ調整手段とを備える。制御系の特性は、手ぶれ補正機構の特性などにより、その応答特性、安定性などが異なる。そして、制御パラメータは、その制御系の特性に従って定められる。制御手段は、例えばPID制御を実行する。この場合、制御パラメータは比例ゲイン、積分時間、微分時間となる。PID制御の場合、パラメータ調整手段は、限界感度法によって制御パラメータを定めればよい。 The camera of the present invention further includes a control unit that feedback-controls the camera shake correction mechanism according to the control parameter based on the camera shake detection signal, and a parameter adjustment unit that determines the control parameter according to the characteristics of the control system including the camera shake correction mechanism. The characteristics of the control system vary in response characteristics and stability depending on the characteristics of the camera shake correction mechanism. The control parameters are determined according to the characteristics of the control system. The control means executes, for example, PID control. In this case, the control parameters are proportional gain, integration time, and differentiation time. In the case of PID control, the parameter adjusting means may determine the control parameter by the limit sensitivity method.
本発明のカメラでは、パラメータ調整手段が、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき制御パラメータを定める。カメラの姿勢が変化していないのに関らず、手ぶれに応じた入力要素が制御系に入力されたものと仮定し、手ぶれ補正機構に操作量を与える。そして、手ぶれ補正機構から出力される制御量と入力要素との偏差に基づきフィードバック制御を実行する過程で、制御パラメータの値を変えていく。その中で、フィードバック制御系の特性、すなわち速応性、定常偏差、減衰特性を最も高める制御パラメータが定められる。例えば、PID制御において限界感度法により制御パラメータを定める場合、手ぶれ検出信号に相当するステップが入力されたものと仮定し、制御パラメータの積分時間、微分時間を一定にしたまま比例ゲインを変えていく。そして、持続振動が生じたときの比例ゲインおよび振動周期に基づいて制御パラメータを定めればよい。 In the camera of the present invention, the parameter adjusting means determines the control parameter based on the hypothetical input element corresponding to the camera shake detection signal in a state where the shooting posture of the camera is maintained. Regardless of whether the camera posture has changed, it is assumed that an input element corresponding to camera shake is input to the control system, and an operation amount is given to the camera shake correction mechanism. Then, the value of the control parameter is changed in the process of executing the feedback control based on the deviation between the control amount output from the camera shake correction mechanism and the input element. Among them, control parameters that maximize the characteristics of the feedback control system, that is, quick response, steady deviation, and damping characteristics are determined. For example, when the control parameter is determined by the limit sensitivity method in PID control, it is assumed that a step corresponding to a camera shake detection signal has been input, and the proportional gain is changed while the integration time and derivative time of the control parameter are kept constant. . And what is necessary is just to determine a control parameter based on the proportional gain and vibration period when a continuous vibration arises.
ここで、カメラの「撮影姿勢」は、手ぶれによる姿勢変化が生じておらず、かつカメラが水平姿勢のまま静止した状態を表し、撮影時において本来決められるべきカメラの姿勢を示す。すなわち、カメラの光軸(カメラ筐体の底面、上面)が水平方向に実質的に平行であって、静止した状態にあるカメラ姿勢を意味する。例えば、手ぶれ補正機構におけるレンズあるいは撮像素子を相対的シフトさせる方向が、撮影光学系の光軸に垂直な平面にあって互いに直交した2方向である場合、カメラが上記撮影姿勢の場合、2方向は水平方向、鉛直方向となる。手ぶれ補正機構あるいはカメラの自重により、制御系の応答特性はカメラ姿勢の違い(傾いた姿勢等)によって変わる。本発明では、撮影時に撮影者が決めようとするカメラの本来的姿勢(製造時における制御パラメータを設定するときの姿勢と同じ)により、制御パラメータが定められる。そのため、手ぶれ検出手段および手ぶれ補正機構の動作する状況に合った制御パラメータが得られ、適切なフィードバック制御によって手ぶれ補正が実行される。 Here, the “photographing posture” of the camera represents a state in which the posture is not changed due to camera shake and the camera is stationary in a horizontal posture, and indicates the posture of the camera that should be originally determined at the time of photographing. That is, it means a camera posture in which the optical axis of the camera (the bottom surface and the top surface of the camera housing) is substantially parallel to the horizontal direction and is stationary. For example, when the direction in which the lens or the image sensor in the camera shake correction mechanism is relatively shifted is two directions that are perpendicular to the optical axis of the photographing optical system and are orthogonal to each other, Are horizontal and vertical directions. The response characteristics of the control system vary depending on the camera posture difference (tilted posture, etc.) due to the camera shake correction mechanism or the camera's own weight. In the present invention, the control parameter is determined based on the original attitude of the camera that the photographer intends to determine at the time of shooting (same as the attitude when setting the control parameter at the time of manufacture). Therefore, control parameters suitable for the situation in which the camera shake detection means and the camera shake correction mechanism operate are obtained, and camera shake correction is executed by appropriate feedback control.
カメラの撮影姿勢は撮影者が判断してもよいが、より適切にカメラの姿勢を判断するため、カメラが撮影姿勢であるか否かを検出するカメラ姿勢検出手段を設けるのがよい。内部構成を複雑化させないため、カメラの手ぶれ検出手段を利用して撮影姿勢を検出するのがよい。例えば、カメラが水平姿勢であるか否かを検知し、水平姿勢検出信号を出力する水平姿勢検知手段を設け、手ぶれ検出手段による手ぶれ検出信号と水平姿勢検出信号とに基づいてカメラの撮影姿勢を検出するのがよい。水平姿勢検知手段は、例えばジャイロメータで構成される。 The photographer may determine the shooting posture of the camera, but in order to more appropriately determine the posture of the camera, it is preferable to provide camera posture detection means for detecting whether or not the camera is in the shooting posture. In order not to complicate the internal configuration, it is preferable to detect the shooting posture using camera shake detection means. For example, a horizontal posture detection unit that detects whether the camera is in a horizontal posture and outputs a horizontal posture detection signal is provided, and the shooting posture of the camera is determined based on the camera shake detection signal by the camera shake detection unit and the horizontal posture detection signal. It is good to detect. The horizontal posture detection means is constituted by a gyrometer, for example.
制御パラメータの調整中にカメラの姿勢が崩れると、適正な制御パラメータを求められない恐れがある。そのため、制御パラメータの調整中、カメラが撮影姿勢から外れたか否かを検出するカメラ姿勢監視手段を設け、カメラが撮影姿勢から外れた場合、強制的に制御パラメータの調整を中止する強制中止手段を設けるのが好ましい。 If the camera posture is lost during adjustment of the control parameter, there is a possibility that an appropriate control parameter cannot be obtained. Therefore, during control parameter adjustment, a camera posture monitoring unit is provided for detecting whether or not the camera is out of the shooting posture. When the camera is out of the shooting posture, a forced stop unit for forcibly stopping the control parameter adjustment is provided. It is preferable to provide it.
制御パラメータの調整は、撮影者の意思によって実行開始してもよく、あるいは自動的に制御パラメータの調整を行ってもよい。撮影者の判断によって実行される場合、制御パラメータの調整を開始させるパラメータ調整ボタンを設ける。 The adjustment of the control parameter may be started according to the photographer's intention, or the control parameter may be automatically adjusted. When executed by the photographer's judgment, a parameter adjustment button for starting adjustment of the control parameter is provided.
制御パラメータの調整は、手ぶれ補正機構の経時的変化に合わせて行う必要性があることから、手ぶれ補正を利用した累積的時間や使用回数などに基づいて制御パラメータの調整を実行するのがよい。例えば、カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が、制御パラメータの調整を必要としない許容限度時間を超えているか否かを検出する実行時間監視手段を備えるのが好ましい。撮影者がパラメータ調整を実行開始させる場合、カメラの使用時間が許容限度時間を過ぎている場合、制御パラメータの調整の必要性を報知する報知手段を設ける。一方、自動的に制御パラメータの調整を行う場合、パラメータ調整手段が、カメラの使用時間が許容限度時間を超えていれば制御パラメータを調整するのがよい。 Since it is necessary to adjust the control parameter in accordance with the change with time of the camera shake correction mechanism, it is preferable to execute the control parameter adjustment based on the cumulative time using the camera shake correction, the number of times of use, or the like. For example, it is preferable to provide execution time monitoring means for detecting whether the cumulative camera shake correction execution time of the camera exceeds an allowable limit time that does not require adjustment of the control parameter. When the photographer starts executing the parameter adjustment, an informing means for informing the necessity of the adjustment of the control parameter is provided when the usage time of the camera exceeds the allowable limit time. On the other hand, when the control parameter is automatically adjusted, it is preferable that the parameter adjusting means adjust the control parameter if the usage time of the camera exceeds the allowable limit time.
本発明のカメラの手ぶれ補正制御装置は、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、制御パラメータを、手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを備え、パラメータ調整手段が、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき制御パラメータを定めることを特徴とする。ただし、撮影機能付き携帯電話、携帯端末などの携帯機器もここではカメラに含まれるものとする。 The camera shake correction control device for a camera according to the present invention provides a subject obtained by a photographing optical system so as to prevent image blur caused by camera shake based on a camera shake detection signal obtained by a camera shake detection unit that detects a change in camera posture due to camera shake. A control unit that feedback-controls a camera shake correction mechanism that adjusts an image formation area according to a control parameter; and a parameter adjustment unit that determines the control parameter in accordance with a characteristic of a control system including the camera shake correction mechanism. The control parameter is determined based on a hypothetical input element corresponding to a camera shake detection signal in a state in which the photographing posture of the camera is maintained. However, mobile devices such as a mobile phone with a photographing function and a mobile terminal are also included in the camera here.
本発明のカメラの手ぶれ補正制御方法は、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御し、制御パラメータを、手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整する方法であって、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき制御パラメータを定めることを特徴とする。 The camera shake correction control method for a camera according to the present invention is based on a camera shake detection signal obtained by a camera shake detection means for detecting a camera posture change due to camera shake, and a subject obtained by a photographing optical system so as to prevent image blur caused by camera shake. A camera shake correction mechanism that adjusts the image formation area is feedback-controlled according to the control parameters, and the control parameters are adjusted according to the characteristics of the control system including the camera shake correction mechanism. In this state, the control parameter is determined based on an assumed input element corresponding to the camera shake detection signal.
本発明のカメラの手ぶれ補正制御プログラムは、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、制御パラメータを、手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを機能させ、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき制御パラメータを定めるように、パラメータ調整手段を機能させることを特徴とする。 The camera shake correction control program for a camera according to the present invention is based on a camera shake detection signal obtained by a camera shake detection means for detecting a camera posture change caused by camera shake, and a subject obtained by a photographing optical system so as to prevent image blur caused by camera shake. The control means for feedback-controlling the image stabilization mechanism for adjusting the image formation area according to the control parameter, and the parameter adjustment means for determining the control parameter in accordance with the characteristics of the control system including the image stabilization mechanism, function the camera. In a state where the posture is maintained, the parameter adjustment means is made to function so as to determine a control parameter based on an assumed input element corresponding to a camera shake detection signal.
このように本発明によれば、カメラの使用経過に関らず、適切な手ぶれ補正を行うことが出来る。 As described above, according to the present invention, it is possible to perform an appropriate camera shake correction regardless of the use of the camera.
以下では、図面を参照して本発明の実施形態である手ぶれ補正機能付きカメラについて説明する。 Hereinafter, a camera with a camera shake correction function according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、第1の実施形態であるデジタルカメラの概略的斜視図である。図2は、姿勢センサを模式的に示した図である。図3は、手ぶれ補正機構の模式図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view of a digital camera according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the attitude sensor. FIG. 3 is a schematic diagram of a camera shake correction mechanism.
カメラ10は、手ぶれ補正機能を備えたデジタルカメラであり、レンズ鏡筒11の後方には、図3に示す手ぶれ補正機構26が設けられている。カメラ上面10Uには、レリーズボタン13、手ぶれ補正ボタン16、パラメータ調整ボタン18が設けられている。
The
カメラ内部には、手ぶれを検出するためのジャイロメータ20A、20Bが設けられており、ジャイロメータ20A、20Bは、それぞれカメラがピッチング、ヨーイングするときの角速度を検出する。ただし、カメラ10の光軸E周りの動き、すなわち図1、図3に示すX−Y平面上での動きをヨーイング、光軸Eの垂直方向周りの動き、すなわちX−Y平面に垂直な方向とY方向とを含む平面上での動きをピッチングとする。
また、カメラ10の姿勢を検知する姿勢センサ17がカメラ内部に設けられており、カメラの静止状態における姿勢を検出する。図2に示すように、姿勢センサ17は、内部が空洞の半球型ジャイロメータであり、断面曲線が放物線状になるように形成されている。姿勢センサ17は、頂部がカメラ10の底面方向を向いた容器21と、容器21の内部で自在に移動可能な球体23と、容器21の底部を支持する姿勢スイッチ22とを備え、球体23は容器21内部に密閉されている。
In addition, a
カメラ10が水平姿勢、すなわちカメラ10の光軸Eおよびカメラ底面10Sが水平面に実質的に平行である姿勢を維持している状態では、球体23は容器21の頂部に位置し、姿勢スイッチ22はON状態となる。カメラ10が水平姿勢から傾くと、球体22が破線で示すように容器21の頂部から移動し、姿勢スイッチ22はOFFに切り替わる。
In a state where the
手ぶれ補正機構26は、図3に示すように、CCD40が中央付近に取付けられた矩形状の移動ステージ26Aと、レンズ鏡筒11内部を通った光を通す開口部APが形成され、移動ステージ26Aに近接した状態で対向する矩形状の固定ステージ26Bと、移動ステージ26Aおよび固定ステージ26Bとを支持する支持体(図示せず)とを備える。移動ステージ26Aは、モータ(図示せず)の駆動により、光軸Eに垂直な平面上にあって互いに垂直なX方向、Y方向に沿って移動可能である。カメラ10が水平姿勢状態の場合、X方向は水平面に沿った方向、Y方向は鉛直方向に沿った方向になる。ジャイロメータ20A、20Bによってピッチング、ヨーイングに対応する角速度が検出されると、手ぶれによる像ブレを相殺(補償)するように移動ステージ26Aが移動する。固定ステージ26Bの開口部APのサイズは、CCD40の移動範囲に従って定められている。
As shown in FIG. 3, the camera
移動ステージ26AのCCD40の周りには、X方向、Y方向に沿ってホール素子などの磁気センサ27A、27Bが配置されている。一方、固定ステージ26Bには、磁気センサ27A、27Bに対向するように磁石24A、24BがX方向、Y方向に沿って配置されている。手ぶれが検知されて移動ステージ26Aが移動すると、磁気センサ27A、27Bは、磁石24A、24Bに対する相対的位置の変化に応じて磁界変化を検知し、それぞれ移動ステージ26AのX方向、Y方向の移動量を検出する。
図4は、カメラ10のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of the
CPUを含むシステムコントロール回路50はカメラ10を制御し、カメラ全体の処理動作を実行するプログラムがROM51に格納されている。レリーズ全押スイッチ13B、レリーズ半押しスイッチ13A、パラメータ調整スイッチ18A、メインスイッチ15Aなどの回路がシステムコントロール回路50に接続されており、メインボタン(図示せず)に対する操作によって電源がONになると、メインスイッチ15AがONになり、各回路へ電源が供給される。
A
撮影モードが設定されている場合、動画像を表示するための処理動作が実行される。撮影光学系15を通った光がシャッタ28を介してCCD40に到達すると、被写体像がCCD40に受光面に形成される。CCD40では、光電変換により被写体像に応じたアナログ画像信号が発生し、CCD駆動回路52によってCCD40から画像信号が所定時間間隔で順次読み出される。CCD40から読み出されたアナログ画像信号は、アンプ回路42において増幅され、A/D変換器44においてデジタル信号に変換される。
When the shooting mode is set, a processing operation for displaying a moving image is executed. When the light passing through the photographing
画像処理回路46では、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理など様々な処理がデジタル画像信号に対して施される。処理された画像信号は一時的にフレームメモリ(図示せず)に格納され、LCDドライバ47へ送られる。LCDドライバ47は、画像信号に基づいて液晶表示部30を駆動する。その結果、カメラ背面に設けられた液晶表示部30に被写体像が動画像として表示される。
In the
レリーズボタン13が半押しされると、レリーズボタン半押スイッチ13Aによって半押しが検出され、被写体の明るさ、被写体との距離が露出検出器63などにおいて検出されるとともに、焦点調整のため、撮影光学系15内のフォーカシングレンズ(図示せず)がレンズ駆動回路64によって駆動される。シャッタ28の動作および撮影光学系15におけるレンズ駆動は、露出制御回路58によって制御されている。
When the
レリーズボタン13が全押しされると、撮影動作が実行される。すなわち、シャッタ28が所定の開度で所定期間開き、被写体像がCCD40に形成されると、被写体像に応じた1フレーム分の画像信号がCCD40から読み出される。読み出された画像信号は、アンプ回路42、A/D変換器44、画像処理回路46において処理され、一時的にフレームメモリに格納される。フレームメモリから読み出された画像信号は、画像処理回路46、システムコントロール回路50を介して記録制御回路62へ送られる。記録制御回路62では、画像信号に対して圧縮処理が施され、圧縮画像データがメモリカード60に記憶される。
When the
手ぶれ補正ボタン16が押下されると、手ぶれ補正スイッチ16AがON状態となり、手ぶれ補正を実行させる操作信号がシステムコントロール回路50において検出される。システムコントロール回路50は、手ぶれ補正処理を実行するため、手ぶれ補正機構26を駆動可能にする。手ぶれ補正ボタン16が再び押下されて手ぶれ補正スイッチ16AがOFF状態になると、手ぶれ補正スイッチ16AがON状態であった時間がメモリ50Rに格納される。手ぶれ補正スイッチ16AがON状態であった時間は蓄積され、手ぶれ補正の累積的実行時間がメモリ50Rに格納される。パラメータ調整ボタン18が押下されると、パラメータ調整スイッチ18AがON状態となり、後述する制御パラメータの調整処理が実行される。
When the camera
図5は、制御系のブロック線図である。 FIG. 5 is a block diagram of the control system.
制御器A1、制御パラメータ変更部A4は、システムコントロール回路50によって構成されており、制御対象A2は手ぶれ補正機構26によって構成され、検出部A3は磁気センサ27A、27Bによって構成される。手ぶれによってジャイロメータ20A、20Bから角速度に応じた信号が出力されると、その検出信号に基づいて目標信号が制御器A1に入力され、制御器A1は操作量として駆動信号を制御対象A2へ出力する。手ぶれ補正機構26の移動ステージ26Aが移動することによって磁気センサ27A、27Bから移動量に応じた信号が出力されると、その信号が制御量として検出部A3に入力し、観測信号として制御系にフィードバックされる。そして、偏差に基づいて制御器A1は制御対象A2をフィードバック制御する。
The controller A1 and the control parameter changing unit A4 are configured by the
制御器A1はPID制御器であり、P(比例)動作、I(積分)動作、D(微分)動作を組み合わせて制御を実行する。制御パラメータである比例ゲインKP、積分時間TI、微分時間TDは、あらかじめ製造時に限界感度法によって所定値に定められている。すなわち、制御器A1にステップが入力されたものと仮定し、積分時間TI、微分時間TDを固定しながら(TI→∞、TD→0)比例動作させ、比例ゲインKPを増大させていく。そして、持続振動が生じたときの比例ゲインKPCとその振動周期TCを定め、この比例ゲインKPCと振動周期TCから最適な比例ゲインKP、積分時間TI、微分時間TDの値を定める。 The controller A1 is a PID controller, and executes control by combining P (proportional) operation, I (integral) operation, and D (differential) operation. The proportional gain K P , the integration time T I , and the differentiation time T D that are control parameters are set to predetermined values in advance by the limit sensitivity method at the time of manufacture. That is, assuming that the step is input to the controller A1, the proportional gain K P is increased by performing a proportional operation while fixing the integration time T I and the differential time T D (T I → ∞, T D → 0). I will let you. Then, a proportional gain K PC when the continuous vibration occurs and its vibration period T C are determined, and the optimal proportional gain K P , integration time T I , and differential time T D are determined from the proportional gain K PC and vibration period T C. Determine the value.
一方、カメラ10の使用中にパラメータ調整ボタン18が押下された場合、手ぶれに応じたステップの信号が入力されたものとみなされ、制御器A1が操作量を出力する。このステップ入力に従って限界感度法による制御パラメータの調整が実行され、制御パラメータ(比例ゲインKP、積分時間TI、微分時間TD)の値が定められる。
On the other hand, when the
図6は、制御パラメータの調整処理を示したフローチャートである。この調整処理は、手ぶれ補正ボタン16による手ぶれ補正モードの状態、あるいはカメラの電源投入状態のいて、定期的に実行される。
FIG. 6 is a flowchart showing control parameter adjustment processing. This adjustment process is periodically executed in the state of the camera shake correction mode by the camera
ステップS101では、手ぶれ補正スイッチ16Aの累積的なON時間、すなわちカメラを使用してから今までの手ぶれ補正の実行時間が所定時間T1を超えているか否かが判断される。ここでの所定時間T1は、手ぶれ補正機構26の機械的な経時変化(磨耗など)により制御パラメータの調整が必要となる時間を示す。手ぶれ補正の累積的実行時間が所定時間T1を超えていないと判断されると、ステップS101が繰り返し実行される。一方、手ぶれ補正の累積的実行時間が所定時間T1を超えていると判断されると、ステップS102へ進む。
In step S101, it is determined whether or not the cumulative ON time of the camera
ステップS102では、姿勢センサ17がON状態であってジャイロメータ20A、20Bからの出力が0であるか、すなわち手ぶれが生じておらず、撮影時において撮影者が採ろうとするカメラの撮影姿勢を維持しているか否かが判断される。ここでは、カメラに手ぶれが生じておらず、光軸Eが水平方向となるようにカメラ10が水平姿勢で静止した状態をカメラの撮影姿勢と定める。
In step S102, the
ステップS102において、姿勢センサ17がOFF状態、あるいはジャイロメータ20A、20Bからの出力が0ではないと判断されると、繰り返しステップS102が実行される。一方、姿勢センサ17がON状態であってジャイロメータ20A、20Bからの出力が0であると判断された場合、ステップS103へ進み、制御パラメータの調整が必要であることをユーザに伝える文字情報(例えば、「パラメータ調整必要あり」など)が液晶表示部30に表示される。ステップS103が実行されると、ステップS104へ進む。
If it is determined in step S102 that the
ステップS104では、パラメータ調整スイッチ18AがON状態であるか、すなわちパラメータ調整ボタン18がユーザによって押下されたか否かが判断される。パラメータ調整スイッチ18AがON状態ではないと判断された場合、ステップS104が繰り返し実行される。一方、パラメータ調整スイッチ18AがON状態であると判断された場合、ステップS105へ進む。
In step S104, it is determined whether or not the
ステップS105では、手ぶれ補正機構26を含む制御系の今現在の応答特性に適した制御パラメータ(比例ゲインKP、積分時間TI、微分時間TD)の値を得るため、手ぶれに応じたステップ(入力要素)があったものと仮定して手ブレ補正機構26を駆動させ、限界感度法による制御パラメータ調整が実行される。そして、ステップS106では、制御パラメータをユーザに知らせる文字情報が液晶表示部30に表示される。
In step S105, in order to obtain values of control parameters (proportional gain K P , integration time T I , differential time T D ) suitable for the current response characteristics of the control system including the camera
ステップS107では、姿勢センサ17がOFF状態あるいはジャイロメータ20A、20Bからの出力が0でない、すなわち、手ぶれなどによりカメラ10が撮影姿勢から外れているか否かが判断される。ステップS107において、姿勢センサ17がOFF状態あるいはジャイロメータ20A、20Bからの出力が0でないと判断された場合、ステップS108へ進み、限界感度法による制御パラメータの調整が強制的に中止され、強制的中止を伝える文字情報が液晶表示部30に表示される。ステップS108が実行されると、ステップS102へ戻る。一方、姿勢センサ17がON状態あるいはジャイロメータ20A、20Bからの出力が0であると判断された場合、ステップS109へ進む。
In step S107, it is determined whether or not the
ステップS109では、制御パラメータの調整が終了したか否か、すなわち手ぶれ補正機構26Aが持続振動状態となって最適な制御パラメータが(比例ゲインKP、積分時間TI、微分時間TD)が求められたか否かが判断される。制御パラメータの調整が終了していないと判断された場合、ステップS107へ戻る。一方、制御パラメータの調整が終了したと判断された場合、パラメータの調整処理は終了する。
In step S109, it is determined whether or not the adjustment of the control parameters is completed, that is, the camera
このように本実施形態によれば、ジャイロメータ20A、20Bおよび手ぶれ補正機構26がカメラ10内部に設けられるとともに、姿勢センサ17、パラメータ調整ボタン18が設けられる。カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が所定時間T1を超えた場合、パラメータ調整ボタン18が押下されると、限界感度法によって制御パラメータが調整される。このとき、姿勢センサ17、ジャイロメータ20A、20Bからの出力信号に基づいてカメラ10が撮影姿勢で維持されていることが監視される。
Thus, according to the present embodiment, the
次に、図7を用いて、第2の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。第2の実施形態では、累積的手ぶれ補正実行時間が所定時間を超えると、自動的に制御パラメータが調整される。それ以外の構成については、第1の実施形態と実質的に同じである。 Next, a digital camera according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, when the cumulative camera shake correction execution time exceeds a predetermined time, the control parameter is automatically adjusted. About another structure, it is substantially the same as 1st Embodiment.
図7は、第2の実施形態における制御パラメータの調整処理を示したフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing control parameter adjustment processing in the second embodiment.
ステップS201、S202の実行は、図6のステップS101、S102の実行と同じである。すなわち、手ぶれ補正の累積的実行時間が所定時間T1を超えているか否かが判断され、所定時間T1を超えている場合にはカメラ10が撮影姿勢で維持されているか否かが判断される。
The execution of steps S201 and S202 is the same as the execution of steps S101 and S102 in FIG. That is, it is determined whether or not the cumulative execution time of camera shake correction exceeds the predetermined time T1, and if the predetermined time T1 is exceeded, it is determined whether or not the
ステップS203、S204の実行は、図6のステップS104、S105の実行と同じである。すなわち、制御パラメータの調整が必要である場合、限界感度法によって現在の手ぶれ補正機構26の応答特性に適した制御パラメータが自動的に設定される。ステップS205〜S207の実行は、図6のステップS107〜S109の実行と同じであり、制御パラメータが定められると制御パラメータの調整は終了する。
The execution of steps S203 and S204 is the same as the execution of steps S104 and S105 in FIG. That is, when adjustment of the control parameter is necessary, a control parameter suitable for the current response characteristic of the camera
手ぶれ補正機構としては、プリズムなどの手ぶれ補正用レンズを設け、手ぶれに合わせてレンズをシフトさせる構成にしてもよい。また、制御動作をPID制御以外の制御方法で実現させてもよく、その制御方法に従った制御パラメータを調整すればよい。手ぶれ補正の累積的実行時間によって制御パラメータの調整時期を判断する代わりに、手ぶれ補正の使用回数(手ぶれ補正スイッチ16AがONされた回数)など他の使用条件に従って判断してもよい。また、カメラの撮影姿勢については撮影者が判断するようにしてもよい。
As the camera shake correction mechanism, a camera shake correction lens such as a prism may be provided and the lens may be shifted in accordance with the camera shake. Further, the control operation may be realized by a control method other than PID control, and the control parameters according to the control method may be adjusted. Instead of determining the adjustment time of the control parameter based on the cumulative execution time of camera shake correction, the control parameter may be determined according to other use conditions such as the number of times of use of camera shake correction (number of times the camera
10 カメラ
15 撮影光学系
17 姿勢センサ
18 パラメータ調整ボタン
20A ジャイロメータ
20B ジャイロメータ
26 手ぶれ補正機構
50 システムコントロール回路
DESCRIPTION OF
Claims (12)
手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出し、手ぶれ検出信号を出力する手ぶれ検出手段と、
手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、前記撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構と、
前記手ぶれ検出信号に基づき、前記手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、
前記制御パラメータを、前記手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを備え、
前記パラメータ調整手段が、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれに応じた仮定入力要素があったものと仮定して、前記手ぶれ補正に対し、前記手振れ検出手段から出力される手ぶれ検出信号に基づかない操作量を与えて前記手ぶれ補正機構を駆動させ、
前記パラメータ調整手段が、前記操作量を与えてからの前記制御手段によるフィードバック制御の過程で制御パラメータの値を変えていきながら、前記制御系の特性に合った制御パラメータを定めることを特徴とするカメラ。 Photographic optics,
Camera shake detection means for detecting a camera posture change due to camera shake and outputting a camera shake detection signal;
A camera shake correction mechanism that adjusts an imaging area of a subject image obtained by the photographing optical system so as to prevent image blur caused by camera shake;
Control means for feedback-controlling the camera shake correction mechanism according to a control parameter based on the camera shake detection signal;
Parameter adjusting means for determining the control parameter in accordance with the characteristics of a control system including the camera shake correction mechanism,
Assuming that the parameter adjusting means has an assumed input element corresponding to camera shake in a state where the shooting posture of the camera is maintained, a camera shake detection signal output from the camera shake detection means for the camera shake correction. Driving the camera shake correction mechanism by giving an operation amount not based on
The parameter adjusting means determines a control parameter that matches the characteristics of the control system while changing the value of the control parameter in the process of feedback control by the control means after giving the manipulated variable. camera.
カメラが撮影姿勢であることが検出されると、前記パラメータ調整手段が、前記操作量を与えることを特徴とする請求項1に記載のカメラ。 Further have a camera posture detection means camera detects whether the imaging posture,
The camera according to claim 1 , wherein when the camera is detected to be in a shooting posture, the parameter adjusting unit gives the operation amount .
カメラが撮影姿勢から外れた場合、強制的に制御パラメータの調整を中止する強制中止手段と
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載のカメラ。 Camera posture monitoring means for detecting whether the camera is out of the shooting posture during the adjustment of the control parameters;
2. The camera according to claim 1, further comprising: a forcible canceling unit that forcibly cancels the adjustment of the control parameter when the camera deviates from the shooting posture. 3.
前記カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が前記許容限度時間を過ぎている場合、前記制御パラメータの調整の必要性を報知する報知手段と
をさらに有することを特徴とする請求項6に記載のカメラ。 Execution time monitoring means for detecting whether or not the cumulative camera shake correction execution time of the camera exceeds an allowable limit time that does not require adjustment of control parameters;
The camera according to claim 6, further comprising notification means for notifying the necessity of adjustment of the control parameter when the cumulative camera shake correction execution time of the camera exceeds the allowable limit time.
前記パラメータ調整手段が、カメラの使用時間が許容時間を過ぎている場合、制御パラメータを定めることを特徴とする請求項1に記載のカメラ。 Further comprising execution time monitoring means for detecting whether or not the cumulative camera shake correction execution time of the camera exceeds an allowable limit time that does not require adjustment of the control parameter;
The camera according to claim 1, wherein the parameter adjustment unit determines a control parameter when the usage time of the camera exceeds an allowable time.
前記パラメータ調整手段が、限界感度法によって前記制御パラメータを定めることを特徴とする請求項1に記載のカメラ。 The control means performs PID control;
The camera according to claim 1, wherein the parameter adjusting unit determines the control parameter by a limit sensitivity method.
前記制御パラメータを、前記手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを備え、
前記パラメータ調整手段が、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれに応じた仮定入力要素があったものと仮定して、前記手ぶれ補正に対し、前記手振れ検出手段から出力される手ぶれ検出信号に基づかない操作量を与えて前記手ぶれ補正機構を駆動させ、
前記パラメータ調整手段が、前記操作量を与えてからの前記制御手段によるフィードバック制御の過程で制御パラメータの値を変えていきながら、前記制御系の特性に合った制御パラメータを定めることを特徴とするカメラの手ぶれ補正制御装置。 A camera shake correction mechanism that adjusts the imaging area of the subject image obtained by the photographic optical system so as to prevent image blur caused by camera shake based on the camera shake detection signal obtained by camera shake detection means that detects camera posture change due to camera shake Control means for performing feedback control according to control parameters;
Parameter adjusting means for determining the control parameter in accordance with the characteristics of a control system including the camera shake correction mechanism,
Assuming that the parameter adjusting means has an assumed input element corresponding to camera shake in a state where the shooting posture of the camera is maintained, a camera shake detection signal output from the camera shake detection means for the camera shake correction. Driving the camera shake correction mechanism by giving an operation amount not based on
The parameter adjusting means determines a control parameter that matches the characteristics of the control system while changing the value of the control parameter in the process of feedback control by the control means after giving the manipulated variable. Camera shake correction control device.
前記制御パラメータを、前記手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整する方法であって、
カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれに応じた仮定入力要素があったものと仮定して、前記手ぶれ補正に対し、前記手振れ検出手段から出力される手ぶれ検出信号に基づかない操作量を与えて前記手ぶれ補正機構を駆動させ、
前記操作量を与えてからの前記制御手段によるフィードバック制御の過程で制御パラメータの値を変えていきながら、前記制御系の特性に合った制御パラメータを定めることを特徴とするカメラの手ぶれ補正制御方法。 A camera shake correction mechanism that adjusts the imaging area of the subject image obtained by the photographic optical system so as to prevent image blur caused by camera shake based on the camera shake detection signal obtained by camera shake detection means that detects camera posture change due to camera shake Feedback control according to the control parameters,
A method for adjusting the parameters to be determined in accordance with characteristics of a control system including the camera shake correction mechanism,
Assuming that there is an assumed input element corresponding to camera shake in a state where the camera's shooting posture is maintained, an operation amount that is not based on the camera shake detection signal output from the camera shake detection means is set for the camera shake correction. To drive the image stabilization mechanism,
A camera shake correction control method for a camera , wherein the control parameter is determined in accordance with the characteristics of the control system while changing the value of the control parameter in the process of feedback control by the control means after the operation amount is given. .
手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、
前記制御パラメータを、前記手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段として機能させるプログラムであって、
カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれに応じた仮定入力要素があったものと仮定して、前記手ぶれ補正に対し、前記手振れ検出手段から出力される手ぶれ検出信号に基づかない操作量を与えて前記手ぶれ補正機構を駆動させるように、前記パラメータ調整手段として機能させ、
前記操作量を与えてからの前記制御手段によるフィードバック制御の過程で制御パラメータの値を変えていきながら、前記制御系の特性に合った制御パラメータを定めるように、前記パラメータ調整手段として機能させることを特徴とするカメラの手ぶれ補正制御プログラム。 Camera
A camera shake correction mechanism that adjusts the imaging area of the subject image obtained by the photographic optical system so as to prevent image blur caused by camera shake based on the camera shake detection signal obtained by camera shake detection means that detects camera posture change due to camera shake Control means for performing feedback control according to control parameters;
It said control parameter, and a control system characteristic together define program Ru to function as a parameter adjusting means including the camera shake correction mechanism,
Assuming that there is an assumed input element corresponding to camera shake in a state where the camera's shooting posture is maintained, an operation amount that is not based on the camera shake detection signal output from the camera shake detection means is set for the camera shake correction. To act as the parameter adjusting means so as to drive the camera shake correction mechanism ,
Functioning as the parameter adjusting means so as to determine a control parameter suitable for the characteristics of the control system while changing the value of the control parameter in the process of feedback control by the control means after giving the manipulated variable An image stabilization control program for cameras.
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