(57)【要約】【課題】  真の角変位量とは無関係のドリフト成分を低減し、検出精度を高めた振動検出装置を提供すること。【解決手段】  振動検出手段の出力と、振動検出手段の電源に比例した電圧を別々にＡＤ変換し、それぞれのＡＤ変換結果の差分を真のブレ信号とする。【選択図】  図２
2010145833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学機器に加わる振動によって生じる像ブレを補正する像ブレ補正装置に用いる振動検出装置であって、
前記振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段に電源を供給する電源供給手段と、
前記振動検出手段の出力をアナログで信号処理する信号処理手段と、
ＡＤ変換手段と、
前記信号処理手段の出力を前記ＡＤ変換手段でＡＤ変換した第１の変換信号と、前記電源供給手段から前記振動検出手段に供給される電圧に比例した電圧を前記ＡＤ変換手段でＡＤ変換した第２の変換信号との差分を演算する差分演算手段と、を備えることを特徴とする振動検出装置。
【請求項２】
光学機器に加わる振動によって生じる像ブレを補正する像ブレ補正装置に用いる振動検出装置であって、
前記振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段に電源を供給する電源供給手段と、
前記振動検出手段の出力をアナログで信号処理する信号処理手段と、
ＡＤ変換手段と、
前記ＡＤ変換手段の出力を積分処理する積分手段と、
前記信号処理手段の出力を前記ＡＤ変換手段でＡＤ変換した第１の変換信号を、さらに前記積分手段で積分した第１の積分信号と、前記電源供給手段から前記振動検出手段に供給される電圧に比例した電圧を前記ＡＤ変換手段でＡＤ変換した第２の変換信号を、さらに前記積分手段で積分した第２の積分信号との差分を演算する差分演算手段と、
を備えることを特徴とする振動検出装置。
【請求項３】
前記電源供給手段は、前記ＡＤ変換手段にリファレンス電圧を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の振動検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の振動検出装置を有する光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮影機材等の振動を検出する振動検出装置及びそれを有する光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラや交換レンズ等の光学機器には、良好な撮影画像を得るために手ブレ等による像ブレを制御する防振システムが搭載されている。
【０００３】
手ブレは、通常１Ｈｚから１０Ｈｚ程度の周波数を有する振動であり、防振システムはこのようなブレに対して像ブレの無い写真を撮影するため以下のような補正を行っている。まず、光学機器の振動を検出し、検出結果を像ブレを補正するための信号に変換するための演算を行う。その演算結果に応じて補正レンズを光軸直交面内で駆動させたり（光学防振）、撮影映像のうち切り取る領域をシフトさせたりして（電子防振）、像ブレによる光軸変化を制御している。
【０００４】
図８は上述したような防振システムにおける各周波数に対する像ブレ補正効果を示した図である。横軸は周波数、縦軸は像ブレ補正のない時を１００％とした時、像ブレ補正を行うことによって撮像面の像ブレ残り量がどれだけになるかを示している。通常、ある周波数（例えば５Ｈｚ）付近にピークを持ち、それより低周波、高周波になるほど防振効果が落ちるような特性になっている。この特性は主に振動を検出するセンサからの出力を、像ブレを補正するための信号に変換するために用いるフィルタ（例えば積分フィルタ）の特性と、実際にブレを補正する補正系の特性により決まる。より防振効果を高めるには、フィルタ特性を改善する等して低周波、高周波特性を改善する必要がある。特に、人の体のブレなど、「手」に発生させられるブレよりも振幅の大きなブレは、低周波成分の割合が高く、低周波特性の改善は防振効果を高めるために有効である。
【０００５】
振動を検出するため、具体的には加速度センサや角速度センサ等を用いて振動を検出し、この検出結果に基づく演算処理により光学機器のブレ情報、すなわち角変位量を求める。
【０００６】
ある装置にかかる振動を検出する振動検出手段には、加速度センサや角速度センサなどが用いられる。従来、加速度センサや角速度センサおいては、温度、湿度、電源電圧の変動、電源投入時の初期変動などの各種要因によってセンサ出力がドリフトしてしまうと言う課題があった。これを解決するため、例えば特許文献１においてはセンサ内にドリフト検出部を設け、振動検出部との差分をとることでドリフト成分を除去する方法が開示されている。更に、上述の種々の変動要因を抑えるため、安定性の高い水晶発振子をセンサに用いる等してセンサ自体のドリフトを抑える工夫がなされている。
【特許文献１】特開平４−２６９６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、センサ自体の工夫だけでは完全に除去することのできないドリフト成分が残存する。更に、上述の加速度センサや角速度センサを使用する場合、角変位量を演算するには必ず積分処理を行わなければならず、上述のように、より検出精度を高めるために積分フィルタの低周波特性を改善すると、ドリフト成分が更に増幅されてしまう。例えば、電源電圧の変動によりμＶオーダーのセンサ出力変動が生じても、大きな角変位量として現れてしまう。また、センサ出力をＡＤ変換するためのＡＤ変換器の基準電圧がμＶオーダーで変動している場合も、センサ出力をＡＤ変換した結果が変動する要因になり得る。これらを解決するために、電源に高性能なレギュレータを配し、さらに実装上の配線の引き回しを厳重にするなどして対策をすることも可能ではあるが、消費電力の増加やコストアップを伴う。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、光学機器の振動を検出する振動検出手段の出力から、光学機器の真の角変位量とは無関係のドリフト成分を低減し、検出精度を高めた振動検出装置及びそれを有する光学機器を提供することを目的とする。
【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、本発明は、請求項１に記載のとおり、振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段に電源を供給する電源供給手段と、前記振動検出手段の出力をアナログで信号処理する信号処理手段と、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換手段と、前記信号処理手段の出力を前記ＡＤ変換手段でＡＤ変換した第１の変換信号と、前記電源供給手段から前記振動検出手段に供給される電圧に比例した電圧を前記ＡＤ変換手段でＡＤ変換した第２の変換信号との差分を演算する差分演算手段と、を備える振動検出装置である。
【００１０】
また、請求項２に記載のとおり、振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段に電源を供給する電源供給手段と、前記振動検出手段の出力をアナログ的に信号処理する信号処理手段と、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換手段と、前記ＡＤ変換手段の出力を積分処理する積分手段と、前記信号処理手段の出力を前記ＡＤ変換手段でＡＤ変換した第１の変換信号を、さらに前記積分手段で積分した第１の積分信号と、前記電源供給手段から前記振動検出手段に供給される電圧に比例した電圧を前記ＡＤ変換手段でＡＤ変換した第２の変換信号を、さらに前記積分手段で積分した第２の積分信号との差分を演算する差分演算手段と、を備える振動検出装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光学機器の像ブレ補正装置において、振動を検出する振動検出手段の出力から光学機器の真の角変位量とは無関係のドリフト成分を低減し、検出精度を高めた振動検出装置及びそれを有する光学機器を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施例を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は実施例１の振動検出装置を利用した像ブレ補正装置のブロック図である。１は信号系の電源であり、ＣＰＵ２、レギュレータ３、レギュレータ５に電源を供給している。２は像ブレ補正のための演算を行うＣＰＵである。３は信号系の電源１の電圧を降圧し、ジャイロ４に電源を供給する電源供給手段であるレギュレータ、５はＣＰＵ２内のＡＤ変換器のリファレンス電圧を供給するレギュレータである。６はレギュレータ３に供給する電圧をスイッチングするためのスイッチ、７はスイッチ６を制御するためにＣＰＵ２内に設けられた電源制御手段である。電源制御手段７は手ブレ補正を行わない時にはスイッチ６をオフとし、余計な電力を消費しないようにしている。８はジャイロ４の出力信号にローパスフィルタと所定のゲインを掛ける信号処理手段である。１０はレギュレータ３の出力を分圧するための分圧手段である。９はＣＰＵ２内に設けられたＡＤ変換器であり、信号処理手段８の出力をチャンネル１で、分圧手段１０により分圧された、ジャイロ４にかかる電圧と比例したレギュレータ３の出力をチャンネル２でＡＤ変換している。１１はチャンネル２でＡＤ変換されたレギュレータ３の分圧信号（第２の変換信号）に所定のゲインを掛けるためのゲイン演算手段である。１２はＡＤ変換後のチャンネル１の信号（第１の変換信号）と、ゲイン演算手段１１の出力の差分を演算するための差分演算手段である。１３は差分演算手段１２の出力の低周波成分をカットするためのハイパスフィルタ、１４はハイパスフィルタの出力を積分するための積分器、１５は積分出力を目標位置に変換するための目標位置算出手段である。１６は像ブレを補正するためのブレ補正レンズ、１７はブレ補正レンズ１６の位置を検出するための位置検出手段である。位置検出手段１７の出力はＡＤ変換器９でＡＤ変換され、差分演算手段１８で目標位置との差分がとられゲイン演算手段１９で所定のゲインを乗算され補正レンズ駆動手段２０に補正レンズ駆動信号として入力される。尚、ここでは片方の回転軸方向検出軸の信号処理の様子しか図示していないが、もう片方も同様である。また、ＡＤ変換器のチャンネルは３チャンネル分しか表示していないが、少なくとももう片方の検出軸をカバーできる分のチャンネルを備えている。
【００１４】
図２はジャイロ信号と各レギュレータの影響の関係を角速度領域で表示した図である。（ａ）は角速度を表しており、ここでは説明のため周波数５Ｈｚ、振幅±３ｄｅｇ／ｓｅｃ程度の手ブレ信号を想定している。（ｂ）は図１におけるレギュレータ３の出力電圧の変動がジャイロ信号のＡＤ変換結果に及ぼす影響を表している。同様に（ｃ）はレギュレータ５の出力電圧の変動がジャイロ信号のＡＤ変換結果に及ぼす影響を表している。ジャイロ信号をＡＤ変換すると、純粋な手ブレによる角速度（ａ）の他に、（ｂ）、（ｃ）の影響を含んだ（ｄ）に表される変換結果となる。尚、ここで全ての波形をサイン波で表示しているのは説明の便宜上であり、実際の波形はその限りではない。
【００１５】
図３は図２のそれぞれの信号を積分処理した結果を示している。（ａ）の積分結果が（ａ´）、（ｂ）の積分結果が（ｂ´）、（ｃ）の積分結果が（ｃ´）、（ｄ）の積分結果が（ｄ´）、というふうに対応している。低周波で振幅の小さな（ｂ）、（ｃ）が積分されると、その影響がより顕著に現れる様子がわかる。
【００１６】
図１の構成において、信号処理手段８の出力をＡＤ変換したチャンネル１の変換結果は、図２で言うところの（ｄ）の信号に相当し、それはすなわち（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）である。
【００１７】
また、分圧手段１０の出力をＡＤ変換したチャンネル２の変換結果に所定のゲインを掛けた、ゲイン演算手段１１の出力は、図２で言うところの（ｂ）＋（ｃ）に相当する。よって差分演算手段１２の出力は（ｄ）−（ｂ）−（ｃ）＝（ａ）となり、各レギュレータの電圧変動を除去した角速度成分となる。
【００１８】
以上のように、本実施例では、光学機器の像ブレ補正装置において、振動を検出する振動検出手段の出力から、光学機器の真の角変位量とは無関係のドリフト成分を低減し、検出制度を高めた振動検出装置を提供することが可能である。
【実施例２】
【００１９】
実施例２について説明する。図４は実施例２の振動検出装置を利用した像ブレ補正装置のブロック図である。実施例１と同じ役割を担うものには同じ番号がつけてあり、それらについての説明は割愛する。２１はＡＤ変換後のチャンネル１の信号の低周波成分をカットするためのハイパスフィルタ、２２はハイパスフィルタ２１の出力を積分するための積分器である。２３はゲイン演算手段１１の出力の低周波成分をカットするためのハイパスフィルタ、２４はハイパスフィルタ２３の出力を積分するための積分器である。２５は積分器２２の出力（第１の積分信号）と積分器２４の出力（第２の積分信号）の差分を演算するための差分演算手段である。
【００２０】
図４の構成において、積分手段２２の出力は、図４で言うところの（ｄ´）の信号に相当し、それはすなわち（ａ´）＋（ｂ´）＋（ｃ´）である。また、積分手段２４の出力は、図３で言うところの（ｂ´）＋（ｃ´）に相当する。よって差分演算手段２５の出力は（ｄ´）−（ｂ´）−（ｃ´）＝（ａ´）となり、各レギュレータの電圧変動を除去した角変位成分となる。
【００２１】
以上のように、本実施例では、光学機器の像ブレ補正装置において、振動を検出する振動検出手段の出力から、光学機器の真の角変位量とは無関係のドリフト成分を低減し、検出制度を高めた振動検出装置を提供することが可能である。
【実施例３】
【００２２】
実施例３について説明する。図５は実施例３の振動検出装置を利用した像ブレ補正装置のブロック図である。実施例１との違いはジャイロ電源に用いるレギュレータとＡＤ変換器のリファレンス電圧に用いるレギュレータを共通にしたところである。この場合、（利点は？）
本実施例では、信号処理手段８の出力をＡＤ変換したチャンネル１の変換結果は、図２で言うところの（ａ）＋（ｂ）の信号に相当する。また、分圧手段１０の出力をＡＤ変換したチャンネル２の変換結果に所定のゲインを掛けた、ゲイン演算手段１１の出力は、図２で言うところの（ｂ）に相当する。よって差分演算手段１２の出力は（ａ）＋（ｂ）−（ｂ）＝（ａ）となり、レギュレータ２６の電圧変動を除去した角速度成分となる。
【００２３】
以上のように、本実施例では、光学機器の像ブレ補正装置において、振動を検出する振動検出手段の出力から、光学機器の真の角変位量とは無関係のドリフト成分を低減し、検出制度を高めた振動検出装置を提供することが可能である。また、本実施例の構成では、レギュレータの数が少なくてすむため、他の実施例に比べて低コストである。
【００２４】
以上、各実施例について説明したが、本発明は、上述した実施例に限定されるものではない。例えば、信号処理手段８にハイパスフィルタの機能も持たせ、ＡＤ変換前にオフセットを取り除いても良い。
【００２５】
また、信号処理手段８はＡＤ変換器の前段のアナログ回路としてＣＰＵ内に設けられていても良い。
【００２６】
また、ＡＤ変換器の検出範囲が十分広ければ分圧手段１０を用いずにジャイロ電源電圧を直接ＡＤ変換しても良い。
【００２７】
また、ジャイロ用の電源にレギュレータを用いず、ＣＰＵと同電源を直接ジャイロの電源としても良い。
【００２８】
また、ジャイロの代わりに加速度センサを用いても良い。その際加速度を位置信号に変換するためには二階積分を行う必要がある。
【００２９】
また、ブレ補正手段は補正レンズを駆動するタイプであっても良いし、撮像素子を駆動するタイプでも良いし、撮影映像のうち切り取る領域をシフトさせる電子防振タイプでも良い。
【００３０】
また、ブレ補正手段の制御方法はフィードバック制御であっても良いしオープン制御であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例１の像ブレ補正装置のブロック図
【図２】ジャイロ信号と各レギュレータの影響の関係を角速度領域で表示した図
【図３】ジャイロ信号と各レギュレータの影響の関係を角変位領域で表示した図
【図４】実施例２の像ブレ補正装置のブロック図
【図５】実施例３の像ブレ補正装置のブロック図
【図６】各周波数に対する像ブレ補正効果を示した図
【符号の説明】
【００３２】
１  信号系の電源
２  像ブレ補正のための演算を行うＣＰＵ
３  レギュレータ
４  ジャイロ
５  レギュレータ
６  スイッチ
７  電源制御手段
８  信号処理手段
９  ＡＤ変換器
１０  分圧手段
１１  ゲイン演算手段
１２  差分演算手段
１３  ハイパスフィルタ
１４  積分器
１５  目標位置算出手段
１６  ブレ補正レンズ
１７  位置検出手段
１８  差分演算手段
１９  ゲイン演算手段
２０  補正レンズ駆動手段
２１  ハイパスフィルタ
２２  積分器
２３  ハイパスフィルタ
２４  積分器
２５  差分演算手段
２６  レギュレータ
【図１】
2010145833.tif 000003
【図２】
2010145833.tif 000004
【図３】
2010145833.tif 000005
【図４】
2010145833.tif 000006
【図５】
2010145833.tif 000007
【図６】
2010145833.tif 000008