(57)【要約】【課題】手ぶれ補正の性能低下を軽減しつつ、補正光学系の振動伝達による発振を防ぐことを可能にしたレンズ装置を提供すること。【解決手段】撮像装置と接続されることで映像を撮影する撮影システムを形成するレンズ装置であって、光軸を補正する補正レンズと、前記補正レンズの位置を検出する位置検出手段と、前記補正レンズを駆動する駆動手段と、前記撮影システムに加わる振動を検出する振動検出手段と、前記補正レンズを駆動することで振動を発生させる振動発生手段と、前記振動発生手段により振動を発生させた際に前記振動検出手段が検出した信号に基づいて、前記補正レンズの制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段と、を有し、前記振動検出手段で検出した振動と前記補正レンズの位置と前記制御パラメータを基に前記補正レンズを制御するための駆動信号を算出する駆動信号算出手段を有することを特徴とする。【選択図】図１
2020020830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置と接続されることで映像を撮影する撮影システムを形成するレンズ装置であって、
光軸を補正する補正レンズと、
前記補正レンズの位置を検出する位置検出手段と、
前記補正レンズを駆動する駆動手段と、
前記撮影システムに加わる振動を検出する振動検出手段と、
前記補正レンズを駆動することで振動を発生させる振動発生手段と、
前記振動発生手段により振動を発生させた際に前記振動検出手段が検出した信号に基づいて、前記補正レンズの制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段と、
を有し、前記振動検出手段で検出した振動と前記補正レンズの位置と前記制御パラメータを基に前記補正レンズを制御するための駆動信号を算出する駆動信号算出手段を有することを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記制御パラメータ算出手段は、前記振動に対する前記光軸補正レンズの応答性が低くなるように前記制御パラメータを変更することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
ユーザーが操作する操作手段を有し、前記振動発生手段は、前記操作手段がユーザーに操作されたか否かに基づいて、前記補正レンズを駆動して振動を発生させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記振動発生手段は、撮像装置が非撮影状態である場合に、振動を発生させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記制御パラメータ算出手段は、振動発生時の前記振動検出手段の検出信号と、前記位置検出手段の検出位置との間の周波数特性に応じて前記補正レンズの制御パラメータを算出することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記周波数特性とは、ゲイン特性または、ゲイン特性と位相特性であることを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ装置に関し、特にブレ補正機能を備えたレンズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、動画用レンズ装置は、ブレ補正機能が搭載されたものが一般的となっている。ブレ補正機能は、レンズ装置に加わる振動（ブレ）を検出し、該ブレを相殺するように補正光学系（シフトレンズ）を移動させることでレンズ装置に加わるブレを抑制するもの（光学式ブレ補正）が知られている。
【０００３】
上述した光学式ブレ補正では、補正光学系が駆動することにより振動が発生する。該振動が、振動検出器に伝達すると、補正光学系は自身が駆動したことによる振動に基づいて駆動するといったループを形成する。振動検出器に伝達する振動によっては、このループが収束せず、補正光学系が駆動し続ける状態に陥って（発振して）しまう。このように補正光学系が発振している状態で、撮影を行うと、本来の手ブレ補正は実現できないうえ、発振によるブレ画像が撮影されてしまう。
【０００４】
これに対し、特許文献１では、レンズの焦点距離値が予め決められた値以上であれば、ブレ補正量に対して上限を設定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−８９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記振動検出器に伝達する振動は、レンズ装置を含む撮影システムの支持方法や、ネジなどの固定部材の締結状態によって変化する。そのため、あらゆる支持方法や締結状態において、上記発振を防ぐためには、予め、補正光学系の駆動応答性を下げるなどの対策を講じる。
【０００７】
しかし、この方法は、本来の手ブレに対する応答性も下げることになるので、手ぶれ補正の性能を犠牲にすることになる。上記の特許文献１に開示された従来技術では、こういった振動伝達の変化による発振対策や、手ブレ補正の性能低下については言及されていない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、手ぶれ補正の性能低下を軽減しつつ、補正光学系の振動伝達による発振を防ぐことを可能にしたレンズ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係るレンズ装置は、
撮像装置と接続されることで映像を撮影する撮影システムを形成するレンズ装置であって、光軸を補正する補正レンズと、前記補正レンズの位置を検出する位置検出手段と、前記補正レンズを駆動する駆動手段と、前記撮影システムに加わる振動を検出する振動検出手段と、前記補正レンズを駆動することで振動を発生させる振動発生手段と、前記振動発生手段により振動を発生させた際に前記振動検出手段が検出した信号に基づいて、前記補正レンズの制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段と、を有し、前記振動検出手段で検出した振動と前記補正レンズの位置と前記制御パラメータを基に前記補正レンズを制御するための駆動信号を算出する駆動信号算出手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、手ぶれ補正の性能低下を軽減しつつ、補正光学系の振動伝達による発振を防ぐことを可能にしたレンズ装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１の構成を示すブロック図
【図２】実施例１におけるブレ補正信号演算部のブロック図
【図３】シフトレンズの位置と検出振動の関係を示した図
【図４】実施例１における調整動作のフローチャート
【図５】実施例１における調整動作で取得したデータを示した図
【図６】実施例１におけるパラメータ決定のフローチャート
【図７】実施例１におけるゲイン特性を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例による、撮影システム１０について説明する。
【００１４】
撮影システム１０は、レンズ装置２０と、撮像装置３０で構成される。レンズ装置２０は、レンズ鏡筒２００と、駆動装置３００で構成され、レンズ装置２０には、撮像素子３１を有する撮像装置３０が接続され、レンズ鏡筒２００からの光を撮像素子３１で受光して光電変換する。
【００１５】
以下、レンズ鏡筒２００について説明する。レンズ鏡筒２００は、振れ補正部２５０が構成される。振れ補正部２５０は、シフトレンズ２５１、アクチュエータ２５２、２５３、位置検出器２５４、２５５で構成されている。アクチュエータ２５２、２５３は、駆動装置３００からの信号に従って、シフトレンズ２５１をそれぞれ、光軸に直交する面内のヨー方向、ピッチ方向に移動させる。これにより、レンズ鏡筒２００の光軸を偏心させ、撮影光軸の振れを補正する。位置検出器２５４、２５５は、シフトレンズ２５１の光軸直交面内のヨー方向、ピッチ方向の位置を検出し、検出信号は駆動装置３００へ入力される。位置検出器２５４、２５５はたとえば光位置センサなどで構成されるが、これに限らない。
【００１６】
なお、シフトレンズ２５１は、頂角可変プリズムにおけるプリズム頂角を変更することによって、撮影光軸のブレを補正する構成としてもよい。また、レンズ鏡筒２００には、不図示のズームレンズ、フォーカスレンズ、アイリス等の可動光学部材も構成されるが、説明を簡単とするために、省略する。
【００１７】
以下、駆動装置３００について説明する。駆動装置３００は、振れ検出部３０１、３０２、駆動回路３０３，３０４、操作部３０５、ＣＰＵ３５０で構成される。
【００１８】
振れ検出部３０１，３０２は、例えば、ジャイロセンサなどであり、それぞれ、撮影システム１０に加わるヨー方向の振れ角速度と、ピッチ方向の振れ角速度を検出する。検出信号は、不図示Ａ／Ｄ変換器により、デジタル信号に変換され、ＣＰＵ３５０に入力される。
【００１９】
駆動回路３０３，３０４は、ＣＰＵ３５０からの信号に対し、増幅処理を行い、前記アクチュエータ２５２，２５３に伝達する。
【００２０】
操作部３０５は、例えば、押下型のスイッチであり、ユーザーが操作するものである。ユーザーは後述する調整動作を実施する場合は、操作部３０５を操作することで、ＣＰＵ３５０に対して、調整動作の開始を通知する。
【００２１】
以下、ＣＰＵ３５０について説明する。ＣＰＵ３５０は、ブレ補正信号演算部３５１、パラメータ決定部３５２、制御部３５３、出力信号選択部３５４、調整動作信号演算部３５５、位置検出部３５６、を備えている。
【００２２】
以下、図２を参照して、ブレ補正信号演算部３５１とパラメータ決定部３５２について説明する。
【００２３】
図２に示すように、ブレ補正信号演算部３５１は、ハイパスフィルタ２０００（以下、ＨＰＦ２０００）、積分フィルタ２００１、位相補償フィルタ２００２、帯域除去フィルタ２００３、最適化演算部２００４で構成されている。ＨＰＦ２０００は、振れ検出部３０１、３０２の出力に含まれる低周波成分を除去する。積分フィルタ２００１は、ＨＰＦ２０００の出力に対し、積分演算を行う。位相補償フィルタ２００２は、積分フィルタ２００１の出力に対し、位相を進めたり、遅らせたりすることで、主に防振性能の調節を行う。これら２０００乃至２００２のフィルタ特性は予め定めておき、フィルタ演算を行うためのパラメータは不図示ＣＰＵ３５０の記憶領域に記憶させておく。
【００２４】
帯域除去フィルタ２００３は、後述するパラメータ決定部３５２より設定されたフィルタ係数に基づいて、特定の周波数帯域の信号を減衰させるような演算を行う。最適化演算部２００４は、帯域除去フィルタ２００３の出力に対し、シフトレンズ２５１の制御中心を補正したり、振動量を調節するためのゲイン演算を行ったりする。このように、ブレ補正信号演算部３５１では、撮影システム１０に加わる振動を入力として、シフトレンズ２５１に対する駆動量を出力する。
【００２５】
パラメータ決定部３５２は帯域除去フィルタ２００３のフィルタ係数など各種パラメータを算出する。パラメータ決定部３５２における処理の詳細は後述する。なお、図２において、帯域除去フィルタ２００３は１段構成しているが、これに限らず、ＣＰＵ３５０の演算能力が十分に確保できれば複数段構成してもよい。制御部３５３は後述する出力信号選択部３５４の出力と、後述する位置検出部３５６の出力をもとに、フィードバック演算、ゲイン演算を実施し、駆動回路３０３，３０４に出力する信号を演算する。
【００２６】
出力信号選択部３５４は、操作部３０５の出力をもとに、ブレ補正信号演算部３５１と後述する調整動作信号演算部３５５の出力のどちらかを選択し、出力する。
【００２７】
調整動作信号演算部３５５は、シフトレンズ２５１を駆動させて撮影システム１０に振動を発生させるため指令信号を算出する。具体的には、所定の振幅、周波数で決められた正弦波信号を算出する。位置検出部３５６は、位置検出器２５４，２５５の出力からシフトレンズ２５１のヨー方向と、ピッチ方向の現在位置を算出する。
【００２８】
次に、本実施例における調整動作について説明する。なお、以下、簡略化のため、ヨー方向についてのみ説明する。
【００２９】
調整動作では、シフトレンズ２５１を正弦波駆動させ、その時発生する振動が振れ検出部３０１でどの程度検出したかを調べる。そのためには、撮影システム１０を静止させた状態で調整動作を行い、その際のブレ補正信号演算部３５１の出力を参照すればよい。以下の文中では説明を簡易にするため、ブレ補正信号演算部３５１の出力を「検出振動」として換言して説明する。
【００３０】
図３は特定の周波数と振幅でシフトレンズ２５１を駆動させた際のシフトレンズ２５１の位置と検出振動の関係を示したグラフである。図３（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、撮影システム１０を異なる三脚（１，２）に取り付けた場合を示している。グラフの横軸は時間、縦軸はシフトレンズ２５１の位置を示している。
【００３１】
実線で示す３０００および３００２がシフトレンズ２５１の現在位置、点線で示す３００１、３００３が検出振動である。図３（Ａ）に注目すると、シフトレンズ２５１の駆動量に対し、検出した振動も略同レベルである。一方図３（Ｂ）はシフトレンズ２５１の駆動に対し、検出した振動は低レベルである。これらから、三脚１と三脚２では、三脚１は振れ検出部３０１に振動が伝達しやすく、三脚２は伝達しづらいことが分かる。このように、振れ検出部３０１に伝達する振動は、撮影システム１０の支持方法や固定部材の締結方法によって異なるといえる。
【００３２】
図４は、本実施例の調整動作の流れを示したフローチャートである。
【００３３】
ユーザーが操作部３０５を操作すると、ステップＳ４０００に進み、撮影システム１０が静止した状態であるか否かを判断する。撮影システム１０が静止しているか否かは、振れ検出部３０１の出力や、ブレ補正信号演算部３５１の出力から判断すればよい。
【００３４】
ステップＳ４０００で、撮影システム１０が静止していると判断した場合はステップＳ４００１に進み、そうでない場合は、ステップＳ４０００の判断を繰り返し、撮影システム１０が静止するまで待つ。ステップＳ４００１では、出力信号選択部３５４で調整動作信号を選択するように設定し、ステップＳ４００２に進む。これにより、シフトレンズ２５１は調整動作信号に基づいて駆動し、ブレ補正信号に基づいた駆動は行わない。
【００３５】
ステップＳ４００２では、調整動作の初期値設定を行う。具体的には、調整動作信号演算部３５５で出力する正弦波信号の周波数と振幅の設定および、帯域除去フィルタ２００３のパラメータを予め定めた値（デフォルト）に設定にする。
【００３６】
次に、ステップＳ４００３に進み、調整動作信号演算部３５５は設定された周波数と振幅に応じた正弦波指令値を演算し、ステップＳ４００４に進む。
【００３７】
ステップＳ４００４では、ブレ補正信号演算部３５１の出力からシフトレンズ２５１の駆動量（検出振動）を取得し、不図示ＣＰＵ３５０内の記憶領域へ記憶し、ステップＳ４００５に進む。
【００３８】
ステップＳ４００５では、位置検出部３５６からもとまるシフトレンズ２５１の位置を取得し、不図示ＣＰＵ３５０内の記憶領域へ記憶し、ステップＳ４００６に進む。
【００３９】
ステップＳ４００６では正弦波指令の周期がＴｔｈより大きいか否かを判定し、Ｔｔｈ以下である場合は、ステップＳ４００１乃至ステップＳ４００６の処理を繰り返す。正弦波指令の周期がＴｔｈよりも大きい場合は、ステップＳ４００７に進む。
【００４０】
ステップＳ４００７では検出振動とシフトレンズの位置からその振幅を演算する。振幅はそれぞれ、周波数をｆとすると、シフトレンズ２５１の振幅をＳｐｐ（ｆ）とし、検出振動の振幅をＶｐｐ（ｆ）とする。なお、振幅は、ステップＳ４００４，Ｓ４００５で取得した値の最大値、最小値から求めればよいが、これに限らない。
【００４１】
ステップＳ４００８では式（１）に基づいてシフトレンズ２５１の振幅Ｓｐｐ（ｆ）と、検出振動の振幅Ｖｐｐ（ｆ）の比（以下、ゲインＧ（ｆ））を演算し、不図示ＣＰＵ３５０内の記憶領域へ記憶し、ステップＳ４００９に進む。
【００４２】
Ｇ（ｆ）＝Ｖｐｐ（ｆ）／  Ｓｐｐ（ｆ）      ・・・式（１）
なお、ゲインＧはシフトレンズ２５１が駆動した際の振動がどの程度振れ検出部３０１に伝達したかを示していることと同義である。したがって、本実施例では、ゲインＧが大きければ、ループ（シフトレンズ２５１が自身の駆動によって振動を発生し、該振動によって再びシフトレンズ２５１が駆動されるループ）が収束しづらく、発振しやすいと考える。
【００４３】
なお、振れ検出部３０１には、本来検出したい周波数でない周波数成分が重畳される場合がある。こういった場合は、検出振動に対し、帯域透過フィルタなどフィルタを用いて、本来検出した周波数のみ取り出すようにしても良い。
【００４４】
続いて、ステップＳ４００９では、正弦波指令の周波数が所定値Ｆｔｈよりも大きいか否かを判定し、Ｆｔｈ以下である場合はステップＳ４０１０に進み周波数をインクリメントしてステップＳ４００１に戻る。周波数がＦｔｈよりも大きい場合は、処理を終了する。
【００４５】
なお、ステップＳ４００６の閾値ＴｔｈおよびステップＳ４００７の閾値Ｆｔｈは、後述するパラメータ決定部３５２で、パラメータを決定するに足りる値を設定するのが好ましい。具体的な例を挙げると、Ｔｔｈ＝５（周期）、Ｆｔｈ＝１０００（Ｈｚ）である。
【００４６】
図５は上述した調整動作にて取得するゲインＧ（ｆ）の一例をグラフに示したものである。横軸は周波数、縦軸はゲインを示しており、実線５０００は取得したゲインを示している。図５から、ゲインＧ、すなわちシフトレンズ２５１の駆動による振動の伝達具合は、周波数ごとに異なることが分かる。
【００４７】
以下、本実施例におけるパラメータ決定部３５２の処理について説明する。パラメータ決定部３５２は調整動作によって取得した周波数とゲインの関係を入力として、ブレ補正信号演算部３５１の帯域除去フィルタ２００３のフィルタ係数を設定する。
【００４８】
図６は、本実施例におけるパラメータ決定部３５２の処理の流れを示したフローチャートである。前述した調整動作が終了すると、ステップＳ６０００に進み、ゲインＧ（ｆ）に対する閾値Ｇｔｈを超える周波数帯を検出し、ステップＳ６００１に進む。
【００４９】
ステップＳ６００１では、閾値Ｇｔｈを超える周波数帯があったか否かを判断し、あった場合は、処理を終了し、そうでない場合は、ステップＳ６００２に進む。
【００５０】
ステップＳ６００２では、検出した周波数帯域が帯域除去フィルタの段数以下であるか否かを検出し、段数以下である場合は、ステップＳ６００３に進み、そうでない場合はステップＳ６００４に進む。本実施例においては、図２で示したように、帯域除去フィルタは１段構成したので、周波数帯域が２つ以上あれば、ステップＳ６００４に進む。
【００５１】
ステップＳ６００３では、検出した周波数帯域のレベルを減衰させるようなフィルタ係数を演算・設定し、処理を終了する。
【００５２】
ステップＳ６００４では、帯域除去フィルタのフィルタ係数変更は行わず、シフトレンズ２５１の応答性を下げる。シフトレンズ２５１の応答性を下げる方法としては、制御部３５３におけるゲイン演算の制御ゲインを下げる方法が挙げられるが、これに限らない。
【００５３】
以下、図７を参照して、本実施例における調整を実施した場合と、そうでない場合の違いを説明する。図中の軸は図５と同等であるため、説明を省略する。点線で示すＧｔｈは、図６の閾値Ｇｔｈと同等である。
【００５４】
実線７０００は、帯域除去フィルタ２００３のパラメータをデフォルト値のままで取得したＧ（ｆ）、一点鎖線７００１は、調整動作により帯域除去フィルタ２００３のパラメータを変更して取得したＧ（ｆ）である。
【００５５】
一点鎖線７００１は、実線７０００が閾値Ｇｔｈを超える周波数帯域（矢印Ａの領域）を含む周辺の周波数帯域において、ゲインが低く、それ以外の周波数帯域では、信号の低下はほとんど見受けられない。これはすなわち、発振しやすい周波数帯域のみ応答性を下げ、その他の帯域では応答性を低下させない、換言すれば、手ブレ補正の性能を犠牲にする範囲を限定して、発振を防いでいることとなる。
【００５６】
一方、破線７００２は、シフトレンズ２５１の駆動応答性を下げた状態で取得したＧ（ｆ）である。破線７００２は、実線７０００に対し、全周波数領域で信号レベルが低下している。そのため、発振しやすい周波数帯域以外の周波数帯も応答性を下げることになり、発振を防いでいるが、広い周波数帯域で手ブレ補正の性能を犠牲にしていることとなる。
【００５７】
このように、本実施例では、調整動作を行い、パラメータを変更することで、支持方法や締結状態により起因する発振を防ぐとともに、防振性能の低下を軽減している。
【００５８】
なお、本実施例では、シフトレンズが発振しやすいか否かは、シフトレンズの振幅と、検出振動の振幅の比、すなわちゲイン特性を指標に算出したが、これに限らず、位相特性とゲイン特性の両方を指標としても良い。
【００５９】
なお、本実施例では、フィルタのパラメータをヨー方向の調整動作のみで決定しているが、これに限らず、ピッチ方向の調整動作でパラメータを決定しても良い。また、ヨー方向、ピッチ方向で異なるフィルタを用意し、ヨー方向ならヨー方向の調整動作で、ピッチ方向ならピッチ方向の調整動作で、それぞれのフィルタのパラメータを決定しても良い。
【００６０】
なお、本実施例では、ユーザー操作が調整開始のトリガとしたが、これに限らず、例えば撮影システム、レンズ装置の電源がＯＮされたことをトリガに実施しても良い。さらに、撮影システムの非撮影時を検出して、撮影システムが撮影状態から非撮影状態に移行したことをトリガとしても良い。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  撮影システム、２０  レンズ装置、３０  撮像装置、
２５１  シフトレンズ、２５２  アクチュエータ、２５４  位置検出器、
３０１  振れ検出部、３５１  ブレ補正信号演算部、３５２  パラメータ決定部、
３５３  制御部、３５５  調整動作信号演算部
【図１】
2020020830.tif 000003
【図２】
2020020830.tif 000004
【図３】
2020020830.tif 000005
【図４】
2020020830.tif 000006
【図５】
2020020830.tif 000007
【図６】
2020020830.tif 000008
【図７】
2020020830.tif 000009