光学装置
【課題】
マクロ撮影時の像振れ補正において、迅速で、高精度な像振れ補正が可能な光学装置を提供する。
【解決手段】
３軸タイプの像振れ補正機構を有する光学装置において、像振れ補正制御手段が、角度振れ検出手段により検出する信号のうち、手振れの信号として補正レンズ群の目標位置算出に用いられる信号の周波数の下限を、マクロ撮影の場合とマクロ撮影以外の場合とで変更し、ＰＩＤ制御における演算によって、補正レンズ群の現在位置と、目標位置までの差分から、補正レンズ群移動手段の駆動量を算出する際に加えるゲインを、マクロ撮影の場合とマクロ撮影以外の場合とで変更する。
マクロ撮影時の像振れ補正において、迅速で、高精度な像振れ補正が可能な光学装置を提供する。
【解決手段】
３軸タイプの像振れ補正機構を有する光学装置において、像振れ補正制御手段が、角度振れ検出手段により検出する信号のうち、手振れの信号として補正レンズ群の目標位置算出に用いられる信号の周波数の下限を、マクロ撮影の場合とマクロ撮影以外の場合とで変更し、ＰＩＤ制御における演算によって、補正レンズ群の現在位置と、目標位置までの差分から、補正レンズ群移動手段の駆動量を算出する際に加えるゲインを、マクロ撮影の場合とマクロ撮影以外の場合とで変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像振れ補正機構を有するカメラ用光学装置に関し、特に３軸タイプの像振れ補正機構を有し、マクロ撮影時に像振れ補正の効果を得ることを目的とした光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の撮像装置、とりわけ一眼レフカメラ、コンパクトカメラ、ビデオカメラにおいては、写真撮影における像振れを補正する機構が搭載されているものがある。
【０００３】
写真撮影における像振れは、例えば撮影者の手振れ等に起因するカメラの振動によって結像面の像が動いてしまうことにより発生する。
【０００４】
上記のような像振れを補正する補正機構には、レンズ側でレンズ光学系の一部のレンズ群を駆動して像振れ補正を行うレンズシフト式の像振れ補正機構と、カメラ側でイメージャーを駆動して像振れ補正を行うイメージャーシフト式の像振れ補正機構とがある。
【０００５】
レンズシフト式の像振れ補正機構は、一般に、像振れを補正するために光軸と直交する方向に移動することで、結像位置をシフト可能なレンズ群（以下、補正レンズ群）と、カメラの振れを角速度として検出する角速度センサを有している。レンズシフト式の像振れ補正機構では、角速度センサの出力から像振れ量を算出し、その像振れ量に基づいて、その像振れを打ち消す方向に補正レンズ群を駆動制御することで結像位置を調整する。
【０００６】
これに対して、イメージャーシフト式の像振れ補正機構は、カメラの振れを角速度として検出する角速度センサを有するが、結像位置をシフト可能な補正レンズ群を有さない。そのため、イメージャーシフト式の像振れ補正機構では、角速度センサの出力から像振れ量を算出し、その像振れ量に基づいて、その像振れを打ち消す方向にイメージャーを駆動制御することで結像位置を調整する。
【０００７】
上記のとおり、レンズシフト式の像振れ補正機構もイメージャーシフト式の像振れ補正機構も、同様に結像位置を調整することにより像振れを補正しているが、イメージャーシフト式の像振れ補正機構では光学ファインダ像の像振れは補正できず、レンズ交換式の一眼レフカメラに用いるには不向きである。
【０００８】
ここで、レンズシフト式の像振れ補正機構の仕組みについて詳しく説明する。
【０００９】
補正レンズ群は、レンズ鏡筒内に配置されるレンズ光学系の少なくとも一枚のレンズであり、光軸と直交する面内において移動可能に保持されている。補正レンズ群を移動することで結像位置を一定に保つことができるため、撮影者は像振れの少ない画像が撮影できる。
【００１０】
補正レンズ群を移動させるためのアクチュエータは、補正レンズ群を高速・高精度に移動すると共に、一定の位置に保持し続けるために、十分な推力と応答性を兼ね備えたものが用いられる。例えば、一般的に用いられるのはボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭ）である。
【００１１】
通常、補正レンズ群を保持する鏡枠か、像振れ補正機構のユニット側にコイルが設けられ、対応する位置に永久磁石が設けられる。この一対となるコイルと永久磁石とが、一組のＶＣＭとされる。ＶＣＭは補正レンズ群の外側に少なくとも二組以上配置され、補正レンズ群の移動を行う。
【００１２】
補正レンズ群の現在位置を検出する位置センサは、アクチュエータに用いられるボイスコイルモータの磁束密度を検出するホール素子や、像振れ補正機構のユニット側に設けられ、補正レンズ群を保持する鏡枠に設けられた赤外発光ダイオードの発光を捉える光位置センサなどが用いられる。
【００１３】
撮像装置に加わる撮影者の手振れを検出する振動センサは、角速度センサまたは加速度センサが用いられる。どちらのセンサを用いる場合も通常二つで一組の構成とし、ピッチ方向とヨー方向の振動を検出し、検出した信号を、撮像装置に加わる撮影者の手振れの情報として手振れ補正ＣＰＵに出力する。
【００１４】
手振れ補正ＣＰＵは、振動センサの出力から像振れの影響を打ち消すのに必要な補正レンズ群の移動の目標位置を算出する。また、手振れ補正ＣＰＵは位置センサの出力から補正レンズ群の現在位置を特定する。
【００１５】
更に、手振れ補正ＣＰＵは補正レンズ群の移動目標位置と補正レンズ群の現在位置との差分から、補正レンズ群の移動量を算出する。そして、手振れ補正ＣＰＵは決定された移動量に基づいて補正レンズ群を移動するよう、アクチュエータを制御し、補正レンズ群を移動する。
【００１６】
レンズシフト式の像振れ補正機構は上記のように、振れの検出と、駆動量の算出と、振れ補正レンズ群の駆動動作を高速で繰り返し、像振れ補正を行っている。
【００１７】
また、レンズシフト式の像振れ補正機構には補正レンズ群を駆動するアクチュエータを２つ備える２軸タイプの像振れ補正機構と、３つ備える３軸タイプの像振れ補正機構とがある。
【００１８】
２軸タイプの像振れ補正機構では、補正レンズ群を駆動するアクチュエータが、光軸と垂直な平面上において、光軸を原点として直交する２軸上にそれぞれ配置される。
【００１９】
一方、３軸タイプの像振れ補正機構では、補正レンズ群を駆動するアクチュエータが、光軸と垂直な平面上において、光軸を中心とした円周を略１２０度均等にする間隔で設定された３軸上にそれぞれ配置される。
【００２０】
両者を比較すると、上記２軸タイプの像振れ補正機構は構成が簡易であるというメリットがあるが、３軸タイプの像振れ補正機構に比べ、アクチュエータが少なく、得られる推力が小さいという課題がある。
【００２１】
一方、写真用カメラやビデオカメラ、そして電子スチルカメラ等の光学機器において近距離物体の撮影を主たる目的とした撮影レンズにマクロレンズと呼ばれるものがある。
【００２２】
マクロレンズは一般的に、最大撮影倍率が２分の１倍以上であり、被写体を大きく撮影することができる。
【００２３】
このようなマクロレンズにおいても像振れの補正の要請があり、以前より、手振れ補正の機能を持たせたマクロレンズが提案されている。
【００２４】
例えば、引用文献１にはマクロ撮影を行う光学装置に、光学的な手振れ補正の機構を持たせた発明が記載されている。
【００２５】
引用文献１に記載の発明では、振れ合成部において振れ変位演算部で算出された加速度センサ出力を基にした平行振れ変位量と角速度センサによる検出結果から求められた角度振れ変位量（ピッチ、ヨー方向）とから、補正レンズ群の駆動量（振れ補正量）を決定している。より具体的には、Ｘ方向の平行振れによる振れ変位量と、ヨー方向の角度振れによる像面上での振れ変位量とを合成し、かつＹ方向の平行振れによる振れ変位量とピッチ方向の角度振れによる像面上での振れ変位量とをそれぞれ合成する。そして、合成された振れ変位量から、補正レンズ群の駆動量および方向を決定し、かかる駆動量を用いて像振れの補正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２００６−００３４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
ところで、マクロ撮影時は、通常撮影時と比べ、像振れの影響を大きく受けるため、補正レンズ群を大きく動かす必要があることが一般に知られている。
【００２８】
しかしながら、像振れを補正する補正レンズ群を光軸に対して直交する方向へ移動させる移動量は、十分小さいことが望ましい。
【００２９】
なぜなら、補正レンズ群の移動量が大きければ大きいほど、像振れの迅速な補正が難しくなり、また、補正レンズ群が像振れ補正の精度が低くなる可動域の限界位置まで移動してしまう可能性も高くなり、高精度な像振れ補正の妨げとなるからである。
【００３０】
引用文献１に記載の発明では、補正レンズ群の移動量や移動時間について検討されておらず、更に、推力不足の２軸タイプの像振れ補正機構を採用しており、マクロ撮影時には迅速で、高精度な像振れ補正が行えない場合があるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
第１の発明は、像振れ補正のため、光軸と略直交する方向に移動可能な補正レンズ群と、前記補正レンズ群の位置を検出する補正レンズ群位置検出手段と、角度振れを検出する角度振れ検出手段と、前記補正レンズ群を移動する補正レンズ群移動手段と、フォーカシングのため、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズ群と、前記フォーカスレンズ群の位置を検出するフォーカス位置検出手段と、前記角度振れ検出手段により検出された振れの信号から算出された前記補正レンズ群の目標位置と、前記補正レンズ群位置検出手段により検出された前記補正レンズ群の現在位置から、前記補正レンズ群の目標位置までの差分を算出し、ＰＩＤ制御により前記補正レンズ群移動手段を制御する像振れ補正制御手段とを備え、前記補正レンズ群移動手段と前記補正レンズ群位置検出手段は、光軸と垂直な平面上において光軸を中心とした円周を略１２０度均等にする間隔で設定された３軸上にそれぞれ配置され、前記補正レンズ群は３軸方向に駆動可能であり、マクロ撮影が可能な光学装置において、前記像振れ補正制御手段は、前記フォーカス位置検出手段により検出される前記フォーカスレンズ群の位置から、撮影がマクロ撮影であるか否かを判断し、前記像振れ補正制御手段は、前記角度振れ検出手段により検出される信号のうち、手振れの信号として前記補正レンズ群の目標位置算出に用いられる信号の周波数の下限を、マクロ撮影の場合とマクロ撮影以外の場合とで変更し、前記像振れ補正制御手段は、ＰＩＤ制御における演算によって、前記補正レンズ群の現在位置と、目標位置までの差分から、前記補正レンズ群移動手段の駆動量を算出する際に加えるゲインを、マクロ撮影の場合とマクロ撮影以外の場合とで変更することを特徴とする、光学装置とした。
【００３２】
また、第２の発明は、前記周波数の下限はマクロ撮影の場合の下限より、マクロ撮影以外の場合の下限の方が低いことを特徴とする請求項１に記載の光学装置とした。
【００３３】
また、第３の発明は、前記ゲインはマクロ撮影の場合のゲインより、マクロ撮影以外の場合のゲインの方が低いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学装置とした。
【００３４】
また、第４の発明は、前記ゲインはマクロ撮影の場合２であり、マクロ撮影以外の場合１であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光学装置とした。
【００３５】
また、第５の発明は、前記光学装置は２分の１倍以上の撮影倍率で撮影が可能な光学装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光学装置とした。
【００３６】
また、第６の発明は、前記マクロ撮影は２分の１倍以上の撮影倍率であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光学装置とした。
【発明の効果】
【００３７】
本発明では、３軸タイプの像振れ補正機構を有する光学装置において、マクロ撮影時とマクロ撮影時以外、すなわち通常撮影時とで、角度振れ検出手段が検出する信号のうち、手振れの信号として補正レンズ群の目標位置算出に用いられる信号の周波数の下限値を変更し、更に、マクロ撮影時と通常撮影時とで、像振れ制御手段が補正レンズ群移動手段の駆動量を算出する際、加えるゲインを変更することとした。
【００３８】
これにより、３軸タイプの像振れ補正機構を有する光学装置において、マクロ撮影時の像振れ補正の補正レンズ群の目標位置への追従性が向上し、また、補正レンズ群の移動量が小さくなることで可動範囲の端に補正レンズ群が位置しにくくなり、迅速で高精度な像振れ補正が可能な光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を適用して構成された一眼レフカメラの要部構造と制御系の概略図
【図２】本発明の実施例１における像振れ補正のフローチャート
【図３】ジャイロ信号の０．５−１０Ｈｚの周波数帯域を使用したときの目標位置の例を示す模式図と、ジャイロ信号の０．３−０．５Ｈｚの周波数帯域を使用したときの目標位置の例を示す模式図
【図４】図３のＡとＢとを加算した結果の模式図
【図５】補正レンズ群の目標位置への追従性を示す模式図
【図６】ジャイロ信号演算部の構成を示すブロック図
【図７】ＰＩＤ制御の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は本発明のレンズ位置検出装置を適用して構成された一眼レフカメラの要部構造と制御系の概略図である。同図において、１は撮像装置、２は該撮像装置１に装着可能な光学装置である。
【００４１】
光学装置２には以下の装置が搭載されている。
【００４２】
３は光学系、４は絞り装置、５はフォーカス時に移動するフォーカスレンズ群、６はＰＩ、７はフォーカスレンズ群５を駆動するステッピングモータ、８はジャイロ、９は補正レンズ群、１０は補正レンズ群を駆動するボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭ）、１１は補正レンズ群の位置を検出するホール素子、１２はレンズ内の各種アクチュエータやセンサの制御を行うレンズＣＰＵである。
【００４３】
また、レンズＣＰＵ１２内には、ジャイロ８の情報を取得し、かかる情報を用いて補正レンズ群９を移動させる方向と距離の情報である目標位置を算出する目標算出部１２ａと、ホール素子１１から補正レンズ群９の位置情報を取得し、かかる情報を用いてＶＣＭ１０をフィードバック制御するＰＩＤ制御部１２ｂから成る、手振れ処理部１２ｃが構成されている。
【００４４】
また、ジャイロ８はレンズ鏡筒内に２つ備えられており、光学装置２のピッチ方向とヨー方向の回転を検知する。前述の通り、これらのジャイロセンサ８から検出された情報はレンズＣＰＵ１２内の目標演算部１２ａに入力される。
【００４５】
また、ＶＣＭ１０とホール素子１１は、各々補正レンズ群９を保持する鏡枠に、光軸と垂直な平面上において、光軸を中心とした円周を１２０度均等にする間隔で設定された３軸上にそれぞれ配置されている。
【００４６】
本実施例における補正レンズ群９は、光軸と垂直な平面上で移動自在とされている。これにより、３軸に沿った駆動を適切に組み合わせることによって、任意の位置に補正レンズ群９を移動させることが可能となる。
【００４７】
一方、撮像装置１には以下の装置が搭載されている。
【００４８】
１３は昇降動可能なミラー、１４は前記ミラー１３を昇降動させるためのミラー駆動モータ、１５は公知のペンタプリズム、１６はファインダ接眼レンズ、１７はＳＰＤ（シリコンフォトダイオード）等から成る公知の測光素子、１８はＣＣＤラインセンサ等から成る公知の測距素子、１９はシャッター、２０はフィルムカメラにおけるフィルムあるいはデジタルカメラにおける固体撮像素子が位置する撮像面、２１は公知の液晶装置等から成る表示器、２２は撮影者の押し込み動作によって撮影の信号を発信するレリーズボタン、２３はカメラの露出モード等を切り替えるモードダイヤル、２４は電源、２５はカメラ本体１とレンズ鏡筒２とを接続するマウント２６に設けられた電気接点２７及び２８を介してシリアル伝送線でレンズＣＰＵ１２に接続されたカメラＣＰＵである。該カメラＣＰＵ２５はフォーカスレンズ群５の移動量を決定し、かかる移動量の情報に基づく焦点調整の指令をレンズＣＰＵ１２に発信する。レンズＣＰＵ１２はかかる焦点調整の指令を受け、フォーカスレンズ群を移動させる。また、カメラＣＰＵ２５はその他、測光素子１７や表示器２１などの制御も行う。
【００４９】
図２は実施例１の像振れ補正のフローチャートである。
【００５０】
かかる図２を用いて、本発明の第１実施例の像振れ補正の動作について述べる。
【００５１】
まず、ステップ＃１０１において撮影者がファーストレリーズにより像振れ補正をＯＮにする。
【００５２】
次に、ステップ＃１０２でフォーカスレンズ群５の位置を検出する。
【００５３】
本実施例において、フォーカスレンズ群５の位置の検出をするためには、まずフォーカスリセットを行い、フォーカスレンズ群５をフォーカス基準位置に位置させる必要がある。
【００５４】
フォーカスレンズ群５をフォーカス基準位置に位置させるため、まず、ＰＩ６はフォーカスレンズ群５の現在の位置情報を検出する。ＰＩ６は、フォーカスレンズ群５の基準位置に配置されており、かかる基準位置を基に、フォーカスレンズ群５の位置が検出される。
【００５５】
本実施例では、撮影者が撮像装置１と光学装置２の電源をＯＮにすると同時にフォーカスリセットが行われ、ステップ＃１０２におけるフォーカスレンズ群５の位置検出に備える。
【００５６】
本実施例におけるフォーカスリセットについて次に説明する。まず、ＰＩ６はフォーカスレンズ群５が基準位置を境に物体側、像面側のいずれに位置するかを検出する。次に、レンズＣＰＵ１２はステッピングモータ７により、フォーカスレンズ群５を移動させる。
【００５７】
このとき、フォーカスレンズ群５は、現在位置が物体側であれば像面側へ、像面側であれは物体側へと移動される。これにより、ＰＩ６は物体側から像面側へ、又は像面側から物体側へフォーカスレンズ群５の位置信号が切り替わる信号を検出する。このとき、ＰＩ６が切り替わり信号を検出した位置がフォーカス基準位置であり、かかるフォーカス基準位置にフォーカスレンズ群５が移動されることで、フォーカスリセットが完了となる。
【００５８】
本実施例において、フォーカスレンズ群５の位置は、フォーカス基準位置からどれだけ離れているかで検出される。
【００５９】
次に、ステップ＃１０３において、レンズＣＰＵ１２はかかるフォーカスレンズ群５の位置の情報から、マクロ撮影か否かを判断する。
【００６０】
本実施例においては、レンズＣＰＵ１２が、フォーカスレンズ群５の位置から、撮影距離を判断し、かかる撮影距離から撮影倍率を算出する。
【００６１】
そして、本実施例においては、撮影倍率が２分の１倍以上であればマクロ撮影、２分の１倍未満であれば通常撮影と判断される。
【００６２】
マクロ撮影であると判断された場合にはステップ＃１０４に進み、レンズＣＰＵ１２は手振れ周波数下限値を０．５Ｈｚに設定する。
【００６３】
また、マクロ撮影でないと判断された場合には、ステップ＃１０６に進み、レンズＣＰＵ１２は手振れ周波数下限値を０．３Ｈｚに設定する。
【００６４】
かかる手振れ周波数下限値とは、ジャイロ８が検出する光学装置２のピッチ方向とヨー方向の回転を示す信号のうち、手振れの信号として検出する信号の下限値である。つまり、かかる手振れ周波数下限値以下の周波数の信号は、後述する目標位置演算の際にハイパスフィルタ（ＨＰＦ）によりカットされる。
【００６５】
上記の通り、本実施例においては、マクロ撮影と通常撮影とで、ジャイロ８が検出する振動のうち、補正処理の対象となる手振れとして検出する振動の周波数下限値の設定を変更している。
【００６６】
つまり、本実施例ではマクロ撮影時の手振れ周波数下限値が０．５Ｈｚであり、通常撮影時の手振れ周波数下限値は０．３Ｈｚであり、マクロ撮影時の方が手振れ周波数下限値が高く設定されている。
【００６７】
これは、補正レンズ群を大きく動かす必要があるマクロ撮影において、広い周波数帯域で補正処理の対象となる手振れの信号を検出し、目標位置を算出する場合、算出される目標位置情報の振幅が大きくなる場合があり、補正レンズ群の移動量が著しく大きくなってしまう恐れがあるためである。これについて、図３と図４を用いて次に説明する。
【００６８】
図３はジャイロ信号の０．５−１０Ｈｚの周波数帯域を使用したときの目標位置の例を示す模式図（以下図３Ａ）と、ジャイロ信号の０．３−０．５Ｈｚの周波数帯域を使用したときの目標位置の例を示す模式図（以下図３Ｂ）である。
【００６９】
図４は、図３Ａと図３Ｂを加算した結果の模式図である。つまり、図４は、ジャイロ信号の０．３−１０Ｈｚの周波数帯域を使用したときの目標位置の例を示す模式図である。
【００７０】
また、上記からわかる通り、図３Ａは図４で使用されている周波数帯域から図３Ｂで使用されている周波数帯域を制限した場合に算出される目標位置を示している。
【００７１】
ここで、使用する周波数上限値が同じであり、周波数下限値が異なる図４と図３Ａを比較する。
【００７２】
図４と図３Ａが示す通り、０．３−１０Ｈｚの範囲で補正処理の対象となる手振れの信号を検出し、目標位置を算出している図４の振幅ｃの方が０．５−１０Ｈｚの範囲で補正処理の対象となる手振れの信号を検出し、目標位置を算出している図３Ａの振幅ａよりも大きい。
【００７３】
つまり、上記のように、広い周波数帯域で補正処理の対象となる手振れの信号を検出し、目標位置を算出する場合、算出される目標位置情報の振幅は大きくなり、かかる周波数帯域を一部制限して狭くすると、算出される目標位置情報の振幅は小さくなる。
【００７４】
そこで、本実施例においては、補正レンズ群を大きく動かす必要があるマクロ撮影時に周波数下限値を変更して、使用する周波数範囲に制限を加える。これにより、目標位置情報の振幅が大きくなりすぎ、補正レンズ群の移動量が著しく大きくなってしまうことを防いでいる。
【００７５】
そのため、本実施例では、マクロ撮影時の手振れ周波数下限値が０．５Ｈｚ、通常撮影時は０．３Ｈｚとして、マクロ撮影時の方が手振れ周波数下限値が高くなるよう設定し、撮影に応じて設定を変更する構成としている。
【００７６】
本実施例においてかかる処理は、具体的には、後述する目標算出部１２ａ内のハイパスフィルタでのカットオフ周波数の設定を変更することによって行う。
【００７７】
上記のような構成とすることで、手振れとして検出する信号が制御され、目標演算部１２ａがかかる信号から算出する、マクロ撮影時における、目標位置までの移動距離が大きくなりすぎないよう制限することができる。
【００７８】
結果として、マクロ撮影時の手振れ補正において、可動範囲の端に補正レンズ群が位置しにくくなり、迅速で、高精度な手振れ補正が可能な光学装置を提供することができる。
【００７９】
次に、マクロ撮影の場合はステップ＃１０５において、ＰＩＤ制御のゲインを１に設定し、また、通常撮影の場合はステップ＃１０７において、ＰＩＤ制御のゲインを２に設定する。
【００８０】
本実施例においては、ゲイン１では等倍、ゲイン２では２倍になるように設定する。
【００８１】
かかるゲインの変更によって影響を受ける、補正レンズ群の目標位置への追従性について、図５を用いて次に説明する。
【００８２】
図５は上記の通り、補正レンズ群の目標位置への追従性を示す模式図であり、ゲインの違いにより生じる目標位置への追従性の差を示している。縦軸がレンズ位置であり、横軸が時間である。
【００８３】
図５のうち、まず、補正レンズ群の目標位置の振幅が大きく、補正レンズ群を大きく動かす場合について検討する。
【００８４】
補正レンズ群を大きく動かす場合、ゲイン１をかけてモータ出力を算出し、補正レンズ群を駆動した際、追従性が悪い。
【００８５】
一方、ゲイン２をかけてモータ出力を算出し、補正レンズ群を駆動した際は、早い段階で目標位置に追従している。
【００８６】
次に、補正レンズ群の目標位置の振幅が小さく、補正レンズ群を小さく動かす場合について検討する。
【００８７】
また、補正レンズ群を小さく動かす場合、ゲイン２をかけてモータ出力を算出し、補正レンズ群を駆動した際は駆動が安定せず、目標位置への追従性が悪い。
【００８８】
一方、ゲイン１をかけてモータ出力を算出し、補正レンズ群を駆動した際は、安定して目標位置に追従している。
【００８９】
以上からわかる通り、振幅が大きい場合には、振幅が小さい場合に比べ、大きなゲインをかけてやることにより、目標位置への追従性をよくすることができる。
【００９０】
そのため、本実施例においては、通常撮影の場合にはステップ＃１０５でゲインを１に設定し、マクロ撮影の場合にはステップ＃１０７でゲインを２に設定することとする。
【００９１】
通常撮影であればステップ＃１０５、マクロ撮影であればステップ＃１０７を完了すると、ステップ＃１０８の防振処理に進む。
【００９２】
ステップ＃１０８の防振処理について、図５と図６のブロック図を用いて説明する。
【００９３】
ステップ＃１０８の防振処理は、ジャイロ信号演算とＰＩＤ制御から成る。
【００９４】
図６はジャイロ信号演算部構成を示すブロック図であり、図７はＰＩＤ制御の構成を示すブロック図である。
【００９５】
本実施例の防振処理においては、まずジャイロ信号演算を行う。ジャイロ信号演算について次に説明する。
【００９６】
ジャイロ信号演算ではまず、ジャイロ８が光学装置２の振れの検出信号を目標位置算出部１２ａに発信する。
【００９７】
目標位置算出部１２ａに送られた振れの検出信号は、ハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦ）にかけられる。
【００９８】
かかるＨＰＦは、ステップ＃１０４、ステップ＃１０６で述べた通り、通常撮影かマクロ撮影かで異なる手振れ周波数下限値を設定する。詳しくは、通常撮影であればカットオフ周波数を０．３Ｈｚ、マクロ撮影であればカットオフ周波数を０．５Ｈｚに設定する。
【００９９】
ＨＰＦにかけられたジャイロ８の検出信号は、次に積分される。
【０１００】
次に、積分結果にゲインをかける。これにより、補正レンズ群の目標位置が算出される。かかるゲインは焦点距離や被写体距離によって、レンズごとに予め設定されたものである。
【０１０１】
次に、本発明におけるＰＩＤ制御について図６を用いて説明する。
【０１０２】
以上の処理によって補正レンズ群９の目標位置が算出されると、次に、ＰＩＤ制御部１２ｂはかかる補正レンズ群９の目標位置と、ホール素子１１の検出した補正レンズ群９の現在位置との差分からＰＩＤ演算を行う。
【０１０３】
次に、ＰＩＤ演算の算出結果にゲインをかける。
【０１０４】
かかるゲインはステップ＃１０５、ステップ＃１０７で述べたとおり、通常撮影かマクロ撮影かで異なる。詳しくは、通常撮影であればゲインは１であり、マクロ撮影ではゲインは２である。
【０１０５】
かかるゲインをかけることにより、モータ出力が算出され、ＶＣＭ１０はこれにしたがって駆動制御される。
【０１０６】
これにより、補正レンズ群９は目標位置に駆動され、防振処理が完了する。
【０１０７】
以上の通り、本発明の実施例１では、３軸タイプの像振れ補正機構を有する光学装置において、通常撮影とマクロ撮影とで、手振れの信号として補正レンズ群の目標位置算出に用いられる信号の周波数の下限値を変更し、更に、通常撮影とマクロ撮影とでモータ出力を算出する際にかけるゲインを変更することで、マクロ撮影時の像振れ補正において、補正レンズ群の目標位置への追従性が向上し、また、補正レンズ群の移動量が小さくなることで可動範囲の端に補正レンズ群が位置しにくくなり、迅速で高精度な像振れ補正が可能な光学装置を提供することができる。
【０１０８】
また、本実施例ではレンズ交換可能なデジタルカメラを想定しているが、例えば光学装置が一体となったカメラにおいても同様に本発明を実施することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 撮像装置
２ 光学装置
３ 光学系
４ 絞り装置
５ フォーカスレンズ群
６ ＰＩ
７ ステッピングモータ
８ ジャイロ
９ 補正レンズ群
１０ ＶＣＭ
１１ ホール素子
１２ レンズＣＰＵ
１３ ミラー
１４ ミラー駆動モータ
１５ ペンタプリズム
１６ ファインダ接眼レンズ
１７ 測光素子
１８ 測距素子
１９ シャッター
２０ 撮像面
２１ 表示器
２２ レリーズボタン
２３ モードダイヤル
２４ 電源
２５ カメラＣＰＵ
２６ マウント
２７ 電気接点
２８ 電気接点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像振れ補正機構を有するカメラ用光学装置に関し、特に３軸タイプの像振れ補正機構を有し、マクロ撮影時に像振れ補正の効果を得ることを目的とした光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の撮像装置、とりわけ一眼レフカメラ、コンパクトカメラ、ビデオカメラにおいては、写真撮影における像振れを補正する機構が搭載されているものがある。
【０００３】
写真撮影における像振れは、例えば撮影者の手振れ等に起因するカメラの振動によって結像面の像が動いてしまうことにより発生する。
【０００４】
上記のような像振れを補正する補正機構には、レンズ側でレンズ光学系の一部のレンズ群を駆動して像振れ補正を行うレンズシフト式の像振れ補正機構と、カメラ側でイメージャーを駆動して像振れ補正を行うイメージャーシフト式の像振れ補正機構とがある。
【０００５】
レンズシフト式の像振れ補正機構は、一般に、像振れを補正するために光軸と直交する方向に移動することで、結像位置をシフト可能なレンズ群（以下、補正レンズ群）と、カメラの振れを角速度として検出する角速度センサを有している。レンズシフト式の像振れ補正機構では、角速度センサの出力から像振れ量を算出し、その像振れ量に基づいて、その像振れを打ち消す方向に補正レンズ群を駆動制御することで結像位置を調整する。
【０００６】
これに対して、イメージャーシフト式の像振れ補正機構は、カメラの振れを角速度として検出する角速度センサを有するが、結像位置をシフト可能な補正レンズ群を有さない。そのため、イメージャーシフト式の像振れ補正機構では、角速度センサの出力から像振れ量を算出し、その像振れ量に基づいて、その像振れを打ち消す方向にイメージャーを駆動制御することで結像位置を調整する。
【０００７】
上記のとおり、レンズシフト式の像振れ補正機構もイメージャーシフト式の像振れ補正機構も、同様に結像位置を調整することにより像振れを補正しているが、イメージャーシフト式の像振れ補正機構では光学ファインダ像の像振れは補正できず、レンズ交換式の一眼レフカメラに用いるには不向きである。
【０００８】
ここで、レンズシフト式の像振れ補正機構の仕組みについて詳しく説明する。
【０００９】
補正レンズ群は、レンズ鏡筒内に配置されるレンズ光学系の少なくとも一枚のレンズであり、光軸と直交する面内において移動可能に保持されている。補正レンズ群を移動することで結像位置を一定に保つことができるため、撮影者は像振れの少ない画像が撮影できる。
【００１０】
補正レンズ群を移動させるためのアクチュエータは、補正レンズ群を高速・高精度に移動すると共に、一定の位置に保持し続けるために、十分な推力と応答性を兼ね備えたものが用いられる。例えば、一般的に用いられるのはボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭ）である。
【００１１】
通常、補正レンズ群を保持する鏡枠か、像振れ補正機構のユニット側にコイルが設けられ、対応する位置に永久磁石が設けられる。この一対となるコイルと永久磁石とが、一組のＶＣＭとされる。ＶＣＭは補正レンズ群の外側に少なくとも二組以上配置され、補正レンズ群の移動を行う。
【００１２】
補正レンズ群の現在位置を検出する位置センサは、アクチュエータに用いられるボイスコイルモータの磁束密度を検出するホール素子や、像振れ補正機構のユニット側に設けられ、補正レンズ群を保持する鏡枠に設けられた赤外発光ダイオードの発光を捉える光位置センサなどが用いられる。
【００１３】
撮像装置に加わる撮影者の手振れを検出する振動センサは、角速度センサまたは加速度センサが用いられる。どちらのセンサを用いる場合も通常二つで一組の構成とし、ピッチ方向とヨー方向の振動を検出し、検出した信号を、撮像装置に加わる撮影者の手振れの情報として手振れ補正ＣＰＵに出力する。
【００１４】
手振れ補正ＣＰＵは、振動センサの出力から像振れの影響を打ち消すのに必要な補正レンズ群の移動の目標位置を算出する。また、手振れ補正ＣＰＵは位置センサの出力から補正レンズ群の現在位置を特定する。
【００１５】
更に、手振れ補正ＣＰＵは補正レンズ群の移動目標位置と補正レンズ群の現在位置との差分から、補正レンズ群の移動量を算出する。そして、手振れ補正ＣＰＵは決定された移動量に基づいて補正レンズ群を移動するよう、アクチュエータを制御し、補正レンズ群を移動する。
【００１６】
レンズシフト式の像振れ補正機構は上記のように、振れの検出と、駆動量の算出と、振れ補正レンズ群の駆動動作を高速で繰り返し、像振れ補正を行っている。
【００１７】
また、レンズシフト式の像振れ補正機構には補正レンズ群を駆動するアクチュエータを２つ備える２軸タイプの像振れ補正機構と、３つ備える３軸タイプの像振れ補正機構とがある。
【００１８】
２軸タイプの像振れ補正機構では、補正レンズ群を駆動するアクチュエータが、光軸と垂直な平面上において、光軸を原点として直交する２軸上にそれぞれ配置される。
【００１９】
一方、３軸タイプの像振れ補正機構では、補正レンズ群を駆動するアクチュエータが、光軸と垂直な平面上において、光軸を中心とした円周を略１２０度均等にする間隔で設定された３軸上にそれぞれ配置される。
【００２０】
両者を比較すると、上記２軸タイプの像振れ補正機構は構成が簡易であるというメリットがあるが、３軸タイプの像振れ補正機構に比べ、アクチュエータが少なく、得られる推力が小さいという課題がある。
【００２１】
一方、写真用カメラやビデオカメラ、そして電子スチルカメラ等の光学機器において近距離物体の撮影を主たる目的とした撮影レンズにマクロレンズと呼ばれるものがある。
【００２２】
マクロレンズは一般的に、最大撮影倍率が２分の１倍以上であり、被写体を大きく撮影することができる。
【００２３】
このようなマクロレンズにおいても像振れの補正の要請があり、以前より、手振れ補正の機能を持たせたマクロレンズが提案されている。
【００２４】
例えば、引用文献１にはマクロ撮影を行う光学装置に、光学的な手振れ補正の機構を持たせた発明が記載されている。
【００２５】
引用文献１に記載の発明では、振れ合成部において振れ変位演算部で算出された加速度センサ出力を基にした平行振れ変位量と角速度センサによる検出結果から求められた角度振れ変位量（ピッチ、ヨー方向）とから、補正レンズ群の駆動量（振れ補正量）を決定している。より具体的には、Ｘ方向の平行振れによる振れ変位量と、ヨー方向の角度振れによる像面上での振れ変位量とを合成し、かつＹ方向の平行振れによる振れ変位量とピッチ方向の角度振れによる像面上での振れ変位量とをそれぞれ合成する。そして、合成された振れ変位量から、補正レンズ群の駆動量および方向を決定し、かかる駆動量を用いて像振れの補正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２００６−００３４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
ところで、マクロ撮影時は、通常撮影時と比べ、像振れの影響を大きく受けるため、補正レンズ群を大きく動かす必要があることが一般に知られている。
【００２８】
しかしながら、像振れを補正する補正レンズ群を光軸に対して直交する方向へ移動させる移動量は、十分小さいことが望ましい。
【００２９】
なぜなら、補正レンズ群の移動量が大きければ大きいほど、像振れの迅速な補正が難しくなり、また、補正レンズ群が像振れ補正の精度が低くなる可動域の限界位置まで移動してしまう可能性も高くなり、高精度な像振れ補正の妨げとなるからである。
【００３０】
引用文献１に記載の発明では、補正レンズ群の移動量や移動時間について検討されておらず、更に、推力不足の２軸タイプの像振れ補正機構を採用しており、マクロ撮影時には迅速で、高精度な像振れ補正が行えない場合があるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
第１の発明は、像振れ補正のため、光軸と略直交する方向に移動可能な補正レンズ群と、前記補正レンズ群の位置を検出する補正レンズ群位置検出手段と、角度振れを検出する角度振れ検出手段と、前記補正レンズ群を移動する補正レンズ群移動手段と、フォーカシングのため、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズ群と、前記フォーカスレンズ群の位置を検出するフォーカス位置検出手段と、前記角度振れ検出手段により検出された振れの信号から算出された前記補正レンズ群の目標位置と、前記補正レンズ群位置検出手段により検出された前記補正レンズ群の現在位置から、前記補正レンズ群の目標位置までの差分を算出し、ＰＩＤ制御により前記補正レンズ群移動手段を制御する像振れ補正制御手段とを備え、前記補正レンズ群移動手段と前記補正レンズ群位置検出手段は、光軸と垂直な平面上において光軸を中心とした円周を略１２０度均等にする間隔で設定された３軸上にそれぞれ配置され、前記補正レンズ群は３軸方向に駆動可能であり、マクロ撮影が可能な光学装置において、前記像振れ補正制御手段は、前記フォーカス位置検出手段により検出される前記フォーカスレンズ群の位置から、撮影がマクロ撮影であるか否かを判断し、前記像振れ補正制御手段は、前記角度振れ検出手段により検出される信号のうち、手振れの信号として前記補正レンズ群の目標位置算出に用いられる信号の周波数の下限を、マクロ撮影の場合とマクロ撮影以外の場合とで変更し、前記像振れ補正制御手段は、ＰＩＤ制御における演算によって、前記補正レンズ群の現在位置と、目標位置までの差分から、前記補正レンズ群移動手段の駆動量を算出する際に加えるゲインを、マクロ撮影の場合とマクロ撮影以外の場合とで変更することを特徴とする、光学装置とした。
【００３２】
また、第２の発明は、前記周波数の下限はマクロ撮影の場合の下限より、マクロ撮影以外の場合の下限の方が低いことを特徴とする請求項１に記載の光学装置とした。
【００３３】
また、第３の発明は、前記ゲインはマクロ撮影の場合のゲインより、マクロ撮影以外の場合のゲインの方が低いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学装置とした。
【００３４】
また、第４の発明は、前記ゲインはマクロ撮影の場合２であり、マクロ撮影以外の場合１であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光学装置とした。
【００３５】
また、第５の発明は、前記光学装置は２分の１倍以上の撮影倍率で撮影が可能な光学装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光学装置とした。
【００３６】
また、第６の発明は、前記マクロ撮影は２分の１倍以上の撮影倍率であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光学装置とした。
【発明の効果】
【００３７】
本発明では、３軸タイプの像振れ補正機構を有する光学装置において、マクロ撮影時とマクロ撮影時以外、すなわち通常撮影時とで、角度振れ検出手段が検出する信号のうち、手振れの信号として補正レンズ群の目標位置算出に用いられる信号の周波数の下限値を変更し、更に、マクロ撮影時と通常撮影時とで、像振れ制御手段が補正レンズ群移動手段の駆動量を算出する際、加えるゲインを変更することとした。
【００３８】
これにより、３軸タイプの像振れ補正機構を有する光学装置において、マクロ撮影時の像振れ補正の補正レンズ群の目標位置への追従性が向上し、また、補正レンズ群の移動量が小さくなることで可動範囲の端に補正レンズ群が位置しにくくなり、迅速で高精度な像振れ補正が可能な光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を適用して構成された一眼レフカメラの要部構造と制御系の概略図
【図２】本発明の実施例１における像振れ補正のフローチャート
【図３】ジャイロ信号の０．５−１０Ｈｚの周波数帯域を使用したときの目標位置の例を示す模式図と、ジャイロ信号の０．３−０．５Ｈｚの周波数帯域を使用したときの目標位置の例を示す模式図
【図４】図３のＡとＢとを加算した結果の模式図
【図５】補正レンズ群の目標位置への追従性を示す模式図
【図６】ジャイロ信号演算部の構成を示すブロック図
【図７】ＰＩＤ制御の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は本発明のレンズ位置検出装置を適用して構成された一眼レフカメラの要部構造と制御系の概略図である。同図において、１は撮像装置、２は該撮像装置１に装着可能な光学装置である。
【００４１】
光学装置２には以下の装置が搭載されている。
【００４２】
３は光学系、４は絞り装置、５はフォーカス時に移動するフォーカスレンズ群、６はＰＩ、７はフォーカスレンズ群５を駆動するステッピングモータ、８はジャイロ、９は補正レンズ群、１０は補正レンズ群を駆動するボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭ）、１１は補正レンズ群の位置を検出するホール素子、１２はレンズ内の各種アクチュエータやセンサの制御を行うレンズＣＰＵである。
【００４３】
また、レンズＣＰＵ１２内には、ジャイロ８の情報を取得し、かかる情報を用いて補正レンズ群９を移動させる方向と距離の情報である目標位置を算出する目標算出部１２ａと、ホール素子１１から補正レンズ群９の位置情報を取得し、かかる情報を用いてＶＣＭ１０をフィードバック制御するＰＩＤ制御部１２ｂから成る、手振れ処理部１２ｃが構成されている。
【００４４】
また、ジャイロ８はレンズ鏡筒内に２つ備えられており、光学装置２のピッチ方向とヨー方向の回転を検知する。前述の通り、これらのジャイロセンサ８から検出された情報はレンズＣＰＵ１２内の目標演算部１２ａに入力される。
【００４５】
また、ＶＣＭ１０とホール素子１１は、各々補正レンズ群９を保持する鏡枠に、光軸と垂直な平面上において、光軸を中心とした円周を１２０度均等にする間隔で設定された３軸上にそれぞれ配置されている。
【００４６】
本実施例における補正レンズ群９は、光軸と垂直な平面上で移動自在とされている。これにより、３軸に沿った駆動を適切に組み合わせることによって、任意の位置に補正レンズ群９を移動させることが可能となる。
【００４７】
一方、撮像装置１には以下の装置が搭載されている。
【００４８】
１３は昇降動可能なミラー、１４は前記ミラー１３を昇降動させるためのミラー駆動モータ、１５は公知のペンタプリズム、１６はファインダ接眼レンズ、１７はＳＰＤ（シリコンフォトダイオード）等から成る公知の測光素子、１８はＣＣＤラインセンサ等から成る公知の測距素子、１９はシャッター、２０はフィルムカメラにおけるフィルムあるいはデジタルカメラにおける固体撮像素子が位置する撮像面、２１は公知の液晶装置等から成る表示器、２２は撮影者の押し込み動作によって撮影の信号を発信するレリーズボタン、２３はカメラの露出モード等を切り替えるモードダイヤル、２４は電源、２５はカメラ本体１とレンズ鏡筒２とを接続するマウント２６に設けられた電気接点２７及び２８を介してシリアル伝送線でレンズＣＰＵ１２に接続されたカメラＣＰＵである。該カメラＣＰＵ２５はフォーカスレンズ群５の移動量を決定し、かかる移動量の情報に基づく焦点調整の指令をレンズＣＰＵ１２に発信する。レンズＣＰＵ１２はかかる焦点調整の指令を受け、フォーカスレンズ群を移動させる。また、カメラＣＰＵ２５はその他、測光素子１７や表示器２１などの制御も行う。
【００４９】
図２は実施例１の像振れ補正のフローチャートである。
【００５０】
かかる図２を用いて、本発明の第１実施例の像振れ補正の動作について述べる。
【００５１】
まず、ステップ＃１０１において撮影者がファーストレリーズにより像振れ補正をＯＮにする。
【００５２】
次に、ステップ＃１０２でフォーカスレンズ群５の位置を検出する。
【００５３】
本実施例において、フォーカスレンズ群５の位置の検出をするためには、まずフォーカスリセットを行い、フォーカスレンズ群５をフォーカス基準位置に位置させる必要がある。
【００５４】
フォーカスレンズ群５をフォーカス基準位置に位置させるため、まず、ＰＩ６はフォーカスレンズ群５の現在の位置情報を検出する。ＰＩ６は、フォーカスレンズ群５の基準位置に配置されており、かかる基準位置を基に、フォーカスレンズ群５の位置が検出される。
【００５５】
本実施例では、撮影者が撮像装置１と光学装置２の電源をＯＮにすると同時にフォーカスリセットが行われ、ステップ＃１０２におけるフォーカスレンズ群５の位置検出に備える。
【００５６】
本実施例におけるフォーカスリセットについて次に説明する。まず、ＰＩ６はフォーカスレンズ群５が基準位置を境に物体側、像面側のいずれに位置するかを検出する。次に、レンズＣＰＵ１２はステッピングモータ７により、フォーカスレンズ群５を移動させる。
【００５７】
このとき、フォーカスレンズ群５は、現在位置が物体側であれば像面側へ、像面側であれは物体側へと移動される。これにより、ＰＩ６は物体側から像面側へ、又は像面側から物体側へフォーカスレンズ群５の位置信号が切り替わる信号を検出する。このとき、ＰＩ６が切り替わり信号を検出した位置がフォーカス基準位置であり、かかるフォーカス基準位置にフォーカスレンズ群５が移動されることで、フォーカスリセットが完了となる。
【００５８】
本実施例において、フォーカスレンズ群５の位置は、フォーカス基準位置からどれだけ離れているかで検出される。
【００５９】
次に、ステップ＃１０３において、レンズＣＰＵ１２はかかるフォーカスレンズ群５の位置の情報から、マクロ撮影か否かを判断する。
【００６０】
本実施例においては、レンズＣＰＵ１２が、フォーカスレンズ群５の位置から、撮影距離を判断し、かかる撮影距離から撮影倍率を算出する。
【００６１】
そして、本実施例においては、撮影倍率が２分の１倍以上であればマクロ撮影、２分の１倍未満であれば通常撮影と判断される。
【００６２】
マクロ撮影であると判断された場合にはステップ＃１０４に進み、レンズＣＰＵ１２は手振れ周波数下限値を０．５Ｈｚに設定する。
【００６３】
また、マクロ撮影でないと判断された場合には、ステップ＃１０６に進み、レンズＣＰＵ１２は手振れ周波数下限値を０．３Ｈｚに設定する。
【００６４】
かかる手振れ周波数下限値とは、ジャイロ８が検出する光学装置２のピッチ方向とヨー方向の回転を示す信号のうち、手振れの信号として検出する信号の下限値である。つまり、かかる手振れ周波数下限値以下の周波数の信号は、後述する目標位置演算の際にハイパスフィルタ（ＨＰＦ）によりカットされる。
【００６５】
上記の通り、本実施例においては、マクロ撮影と通常撮影とで、ジャイロ８が検出する振動のうち、補正処理の対象となる手振れとして検出する振動の周波数下限値の設定を変更している。
【００６６】
つまり、本実施例ではマクロ撮影時の手振れ周波数下限値が０．５Ｈｚであり、通常撮影時の手振れ周波数下限値は０．３Ｈｚであり、マクロ撮影時の方が手振れ周波数下限値が高く設定されている。
【００６７】
これは、補正レンズ群を大きく動かす必要があるマクロ撮影において、広い周波数帯域で補正処理の対象となる手振れの信号を検出し、目標位置を算出する場合、算出される目標位置情報の振幅が大きくなる場合があり、補正レンズ群の移動量が著しく大きくなってしまう恐れがあるためである。これについて、図３と図４を用いて次に説明する。
【００６８】
図３はジャイロ信号の０．５−１０Ｈｚの周波数帯域を使用したときの目標位置の例を示す模式図（以下図３Ａ）と、ジャイロ信号の０．３−０．５Ｈｚの周波数帯域を使用したときの目標位置の例を示す模式図（以下図３Ｂ）である。
【００６９】
図４は、図３Ａと図３Ｂを加算した結果の模式図である。つまり、図４は、ジャイロ信号の０．３−１０Ｈｚの周波数帯域を使用したときの目標位置の例を示す模式図である。
【００７０】
また、上記からわかる通り、図３Ａは図４で使用されている周波数帯域から図３Ｂで使用されている周波数帯域を制限した場合に算出される目標位置を示している。
【００７１】
ここで、使用する周波数上限値が同じであり、周波数下限値が異なる図４と図３Ａを比較する。
【００７２】
図４と図３Ａが示す通り、０．３−１０Ｈｚの範囲で補正処理の対象となる手振れの信号を検出し、目標位置を算出している図４の振幅ｃの方が０．５−１０Ｈｚの範囲で補正処理の対象となる手振れの信号を検出し、目標位置を算出している図３Ａの振幅ａよりも大きい。
【００７３】
つまり、上記のように、広い周波数帯域で補正処理の対象となる手振れの信号を検出し、目標位置を算出する場合、算出される目標位置情報の振幅は大きくなり、かかる周波数帯域を一部制限して狭くすると、算出される目標位置情報の振幅は小さくなる。
【００７４】
そこで、本実施例においては、補正レンズ群を大きく動かす必要があるマクロ撮影時に周波数下限値を変更して、使用する周波数範囲に制限を加える。これにより、目標位置情報の振幅が大きくなりすぎ、補正レンズ群の移動量が著しく大きくなってしまうことを防いでいる。
【００７５】
そのため、本実施例では、マクロ撮影時の手振れ周波数下限値が０．５Ｈｚ、通常撮影時は０．３Ｈｚとして、マクロ撮影時の方が手振れ周波数下限値が高くなるよう設定し、撮影に応じて設定を変更する構成としている。
【００７６】
本実施例においてかかる処理は、具体的には、後述する目標算出部１２ａ内のハイパスフィルタでのカットオフ周波数の設定を変更することによって行う。
【００７７】
上記のような構成とすることで、手振れとして検出する信号が制御され、目標演算部１２ａがかかる信号から算出する、マクロ撮影時における、目標位置までの移動距離が大きくなりすぎないよう制限することができる。
【００７８】
結果として、マクロ撮影時の手振れ補正において、可動範囲の端に補正レンズ群が位置しにくくなり、迅速で、高精度な手振れ補正が可能な光学装置を提供することができる。
【００７９】
次に、マクロ撮影の場合はステップ＃１０５において、ＰＩＤ制御のゲインを１に設定し、また、通常撮影の場合はステップ＃１０７において、ＰＩＤ制御のゲインを２に設定する。
【００８０】
本実施例においては、ゲイン１では等倍、ゲイン２では２倍になるように設定する。
【００８１】
かかるゲインの変更によって影響を受ける、補正レンズ群の目標位置への追従性について、図５を用いて次に説明する。
【００８２】
図５は上記の通り、補正レンズ群の目標位置への追従性を示す模式図であり、ゲインの違いにより生じる目標位置への追従性の差を示している。縦軸がレンズ位置であり、横軸が時間である。
【００８３】
図５のうち、まず、補正レンズ群の目標位置の振幅が大きく、補正レンズ群を大きく動かす場合について検討する。
【００８４】
補正レンズ群を大きく動かす場合、ゲイン１をかけてモータ出力を算出し、補正レンズ群を駆動した際、追従性が悪い。
【００８５】
一方、ゲイン２をかけてモータ出力を算出し、補正レンズ群を駆動した際は、早い段階で目標位置に追従している。
【００８６】
次に、補正レンズ群の目標位置の振幅が小さく、補正レンズ群を小さく動かす場合について検討する。
【００８７】
また、補正レンズ群を小さく動かす場合、ゲイン２をかけてモータ出力を算出し、補正レンズ群を駆動した際は駆動が安定せず、目標位置への追従性が悪い。
【００８８】
一方、ゲイン１をかけてモータ出力を算出し、補正レンズ群を駆動した際は、安定して目標位置に追従している。
【００８９】
以上からわかる通り、振幅が大きい場合には、振幅が小さい場合に比べ、大きなゲインをかけてやることにより、目標位置への追従性をよくすることができる。
【００９０】
そのため、本実施例においては、通常撮影の場合にはステップ＃１０５でゲインを１に設定し、マクロ撮影の場合にはステップ＃１０７でゲインを２に設定することとする。
【００９１】
通常撮影であればステップ＃１０５、マクロ撮影であればステップ＃１０７を完了すると、ステップ＃１０８の防振処理に進む。
【００９２】
ステップ＃１０８の防振処理について、図５と図６のブロック図を用いて説明する。
【００９３】
ステップ＃１０８の防振処理は、ジャイロ信号演算とＰＩＤ制御から成る。
【００９４】
図６はジャイロ信号演算部構成を示すブロック図であり、図７はＰＩＤ制御の構成を示すブロック図である。
【００９５】
本実施例の防振処理においては、まずジャイロ信号演算を行う。ジャイロ信号演算について次に説明する。
【００９６】
ジャイロ信号演算ではまず、ジャイロ８が光学装置２の振れの検出信号を目標位置算出部１２ａに発信する。
【００９７】
目標位置算出部１２ａに送られた振れの検出信号は、ハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦ）にかけられる。
【００９８】
かかるＨＰＦは、ステップ＃１０４、ステップ＃１０６で述べた通り、通常撮影かマクロ撮影かで異なる手振れ周波数下限値を設定する。詳しくは、通常撮影であればカットオフ周波数を０．３Ｈｚ、マクロ撮影であればカットオフ周波数を０．５Ｈｚに設定する。
【００９９】
ＨＰＦにかけられたジャイロ８の検出信号は、次に積分される。
【０１００】
次に、積分結果にゲインをかける。これにより、補正レンズ群の目標位置が算出される。かかるゲインは焦点距離や被写体距離によって、レンズごとに予め設定されたものである。
【０１０１】
次に、本発明におけるＰＩＤ制御について図６を用いて説明する。
【０１０２】
以上の処理によって補正レンズ群９の目標位置が算出されると、次に、ＰＩＤ制御部１２ｂはかかる補正レンズ群９の目標位置と、ホール素子１１の検出した補正レンズ群９の現在位置との差分からＰＩＤ演算を行う。
【０１０３】
次に、ＰＩＤ演算の算出結果にゲインをかける。
【０１０４】
かかるゲインはステップ＃１０５、ステップ＃１０７で述べたとおり、通常撮影かマクロ撮影かで異なる。詳しくは、通常撮影であればゲインは１であり、マクロ撮影ではゲインは２である。
【０１０５】
かかるゲインをかけることにより、モータ出力が算出され、ＶＣＭ１０はこれにしたがって駆動制御される。
【０１０６】
これにより、補正レンズ群９は目標位置に駆動され、防振処理が完了する。
【０１０７】
以上の通り、本発明の実施例１では、３軸タイプの像振れ補正機構を有する光学装置において、通常撮影とマクロ撮影とで、手振れの信号として補正レンズ群の目標位置算出に用いられる信号の周波数の下限値を変更し、更に、通常撮影とマクロ撮影とでモータ出力を算出する際にかけるゲインを変更することで、マクロ撮影時の像振れ補正において、補正レンズ群の目標位置への追従性が向上し、また、補正レンズ群の移動量が小さくなることで可動範囲の端に補正レンズ群が位置しにくくなり、迅速で高精度な像振れ補正が可能な光学装置を提供することができる。
【０１０８】
また、本実施例ではレンズ交換可能なデジタルカメラを想定しているが、例えば光学装置が一体となったカメラにおいても同様に本発明を実施することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 撮像装置
２ 光学装置
３ 光学系
４ 絞り装置
５ フォーカスレンズ群
６ ＰＩ
７ ステッピングモータ
８ ジャイロ
９ 補正レンズ群
１０ ＶＣＭ
１１ ホール素子
１２ レンズＣＰＵ
１３ ミラー
１４ ミラー駆動モータ
１５ ペンタプリズム
１６ ファインダ接眼レンズ
１７ 測光素子
１８ 測距素子
１９ シャッター
２０ 撮像面
２１ 表示器
２２ レリーズボタン
２３ モードダイヤル
２４ 電源
２５ カメラＣＰＵ
２６ マウント
２７ 電気接点
２８ 電気接点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像振れ補正のため、光軸と略直交する方向に移動可能な補正レンズ群と、
前記補正レンズ群の位置を検出する補正レンズ群位置検出手段と、
角度振れを検出する角度振れ検出手段と、
前記補正レンズ群を移動する補正レンズ群移動手段と、
フォーカシングのため、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズ群と、
前記フォーカスレンズ群の位置を検出するフォーカス位置検出手段と、
前記角度振れ検出手段により検出された振れの信号から算出された前記補正レンズ群の目標位置と、前記補正レンズ群位置検出手段により検出された前記補正レンズ群の現在位置から、前記補正レンズ群の目標位置までの差分を算出し、ＰＩＤ制御により前記補正レンズ群移動手段を制御する像振れ補正制御手段とを備え、
前記補正レンズ群移動手段と前記補正レンズ群位置検出手段は、光軸と垂直な平面上において光軸を中心とした円周を略１２０度均等にする間隔で設定された３軸上にそれぞれ配置され、
前記補正レンズ群は３軸方向に駆動可能であり、
マクロ撮影が可能な光学装置において、
前記像振れ補正制御手段は、前記フォーカス位置検出手段により検出される前記フォーカスレンズ群の位置から、撮影がマクロ撮影であるか否かを判断し、
前記像振れ補正制御手段は、前記角度振れ検出手段により検出される信号のうち、手振れの信号として前記補正レンズ群の目標位置算出に用いられる信号の周波数の下限を、マクロ撮影の場合とマクロ撮影以外の場合とで変更し、
前記像振れ補正制御手段は、ＰＩＤ制御における演算によって、前記補正レンズ群の現在位置と、目標位置までの差分から、前記補正レンズ群移動手段の駆動量を算出する際に加えるゲインを、マクロ撮影の場合とマクロ撮影以外の場合とで変更する
ことを特徴とする、光学装置。
【請求項２】
前記周波数の下限はマクロ撮影の場合の下限より、マクロ撮影以外の場合の下限の方が低いことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記ゲインはマクロ撮影の場合のゲインより、マクロ撮影以外の場合のゲインの方が低いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記ゲインはマクロ撮影の場合２であり、マクロ撮影以外の場合１であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記光学装置は２分の１倍以上の撮影倍率で撮影が可能な光学装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記マクロ撮影は２分の１倍以上の撮影倍率であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１】
像振れ補正のため、光軸と略直交する方向に移動可能な補正レンズ群と、
前記補正レンズ群の位置を検出する補正レンズ群位置検出手段と、
角度振れを検出する角度振れ検出手段と、
前記補正レンズ群を移動する補正レンズ群移動手段と、
フォーカシングのため、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズ群と、
前記フォーカスレンズ群の位置を検出するフォーカス位置検出手段と、
前記角度振れ検出手段により検出された振れの信号から算出された前記補正レンズ群の目標位置と、前記補正レンズ群位置検出手段により検出された前記補正レンズ群の現在位置から、前記補正レンズ群の目標位置までの差分を算出し、ＰＩＤ制御により前記補正レンズ群移動手段を制御する像振れ補正制御手段とを備え、
前記補正レンズ群移動手段と前記補正レンズ群位置検出手段は、光軸と垂直な平面上において光軸を中心とした円周を略１２０度均等にする間隔で設定された３軸上にそれぞれ配置され、
前記補正レンズ群は３軸方向に駆動可能であり、
マクロ撮影が可能な光学装置において、
前記像振れ補正制御手段は、前記フォーカス位置検出手段により検出される前記フォーカスレンズ群の位置から、撮影がマクロ撮影であるか否かを判断し、
前記像振れ補正制御手段は、前記角度振れ検出手段により検出される信号のうち、手振れの信号として前記補正レンズ群の目標位置算出に用いられる信号の周波数の下限を、マクロ撮影の場合とマクロ撮影以外の場合とで変更し、
前記像振れ補正制御手段は、ＰＩＤ制御における演算によって、前記補正レンズ群の現在位置と、目標位置までの差分から、前記補正レンズ群移動手段の駆動量を算出する際に加えるゲインを、マクロ撮影の場合とマクロ撮影以外の場合とで変更する
ことを特徴とする、光学装置。
【請求項２】
前記周波数の下限はマクロ撮影の場合の下限より、マクロ撮影以外の場合の下限の方が低いことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記ゲインはマクロ撮影の場合のゲインより、マクロ撮影以外の場合のゲインの方が低いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記ゲインはマクロ撮影の場合２であり、マクロ撮影以外の場合１であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記光学装置は２分の１倍以上の撮影倍率で撮影が可能な光学装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記マクロ撮影は２分の１倍以上の撮影倍率であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−３３２５（Ｐ２０１３−３３２５Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３７９２（Ｐ２０１１−１３３７９２）
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００１３１３２６）株式会社シグマ (167)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００１３１３２６）株式会社シグマ (167)
【Ｆターム（参考）】
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