(57)【要約】【課題】省エネ効果に優れた光学機器を提供する。【解決手段】振れ補正レンズ１０２を光軸方向に駆動することによって光学的に振れを補正する振れ補正手段は、遮断周波数を規定するフィルタ係数が可変であり、振れ補正の対象である周波数を抽出するハイパスフィルタ１３８と、振れ補正手段の動作時間が長くなると遮断周波数がより低域になるようにフィルタ係数を変更してハイパスフィルタに設定するフィルタ係数設定手段と、を有する。【選択図】図１
2011158535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振れ補正レンズを光軸方向に駆動することによって光学的に振れを補正する振れ補正手段を有する光学機器であって、
前記振れ補正手段は、
遮断周波数を規定するフィルタ係数が可変であり、振れ補正の対象である周波数を抽出するハイパスフィルタと、
前記振れ補正手段の動作時間が長くなると前記遮断周波数がより低域になるように前記フィルタ係数を変更して前記ハイパスフィルタに設定するフィルタ係数設定手段と、
を有することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記フィルタ係数設定手段は、
前記振れ補正手段の作動時間を計測するタイマと、
異なる遮断周波数を規定するフィルタ係数を保持する複数のレジスタと、
前記タイマが計測した前記振れ補正手段の作動時間が長くなると前記遮断周波数がより低域になるように前記複数のレジスタのうちの一つを選択し、選択されたレジスタのフィルタ係数を前記ハイパスフィルタに設定する選択手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
光学機器において振れ補正レンズを光軸方向に駆動することによって光学的に振れを補正する振れ補正方法であって、
タイマを利用して振れ補正の時間を計測するステップと、
前記タイマが設定時間を計測すると、遮断周波数を規定するフィルタ係数が可変であり、振れ補正の対象である周波数を抽出するハイパスフィルタの前記遮断周波数がより低域になるように前記フィルタ係数を変更して前記ハイパスフィルタに設定するステップと、
を有することを特徴とする振れ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振れ補正手段を有する撮像装置や双眼鏡などの光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、振れ補正機能での省エネ技術として、特定の撮影条件で振れ補正を禁止、若しくは振れ補正レンズの補正駆動範囲を制限する技術が開示されている（特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−０８０５３３号公報
【特許文献２】特開平８−１３６９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１及び２は、ある特定条件を満たす場合のみ省エネ効果が有効になり、一般的な使用条件では省エネ効果は無効であるため、省エネ効果は必ずしも十分ではない。
【０００５】
本発明は、省エネ効果に優れた光学機器を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光学機器は、振れ補正レンズを光軸方向に駆動することによって光学的に振れを補正する振れ補正手段を有する光学機器であって、前記振れ補正手段は、遮断周波数を規定するフィルタ係数が可変であり、振れ補正の対象である周波数を抽出するハイパスフィルタと、前記振れ補正手段の動作時間が長くなると前記遮断周波数がより低域になるように前記フィルタ係数を変更して前記ハイパスフィルタに設定するフィルタ係数設定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、省エネ効果に優れた光学機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施例の光学機器のブロック図である。
【図２】図２は、振れ補正周波数と振れ周波数抽出レベルとの関係を示すグラフである。
【図３】図３は、図１に示す光学機器の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本実施例の光学機器のブロック図である。本実施例の光学機器は、双眼鏡などの観察装置であるが、本発明はデジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置、その他光学補正によって振れ補正を行う光学機器にも適用可能である。
【００１０】
光学機器は、観察光学系、焦点調節手段、振れ補正手段を有する。
【００１１】
観察光学系は、被写体Ｓの像をユーザの瞳Ｅに結像して観察することを可能にする光学系であり、対物レンズ群１０１、振れ補正レンズ１０２、プリズム１０３、接眼レンズ群１０４を有する。なお、ユーザの両目の瞳Ｅに対応して実際には一対の観察光学系が設けられて各観察光学系は同一の構成を有するが、図１では便宜上、一方の瞳Ｅに被写体像（光学像）を結像させる光路に配置された一つの観察光学系を示している。
【００１２】
対物レンズ群１０１と振れ補正レンズ１０２は、対物ユニット１０６としてユニット化されている。対物レンズ群１０１は被写体像を集光する。プリズム１０３は目幅調整に合わせて光軸を可変する。接眼レンズ群１０４は、プリズム１０３を通過した被写体像を、所定倍率拡大してユーザの瞳Ｅへ結像させる。
【００１３】
焦点調節手段は、中空円筒ネジ穴部を有する固定リング１０５ａ、スクリューネジ１０５ｂ及びフォーカスリング１０５ｃを有する。
【００１４】
固定リング１０５ａは対物ユニット１０６の筺体の内部に固定され、対物ユニット１０６と共に光軸方向に移動可能に構成されている。固定リング１０５の中空円筒ネジ穴部にはスクリューネジ１０５ｂの一端が嵌合しており、スクリューネジ１０５ｂは一部が対物ユニット１０６と不図示の光学機器の筺体から突出した状態で光学機器の筺体に取り付けられる。スクリューネジ１０５ｂの光学機器の筺体から突出した他の端部にはフォーカスリング１０５ｃが設けられている。フォーカスリング１０５を回転すると、対物ユニット１０６が光学機器の筺体内で光軸方向に移動し、焦点調節が行われる。
【００１５】
振れ補正手段は、振れ補正レンズ１０２、操作スイッチ（ＳＷ）１０８、電源回路１０９、ジャイロ１１０、増幅器１１１、駆動回路１１２、アクチュエータ１１３、位置検出部１１４、マイクロコンピュータ（マイコン）１２０を有する。図１では簡略的に示されているが、ジャイロ１１０、アクチュエータ１１３及び位置検出部１１４は各振れ補正レンズ１０２に対応して設けられ、各ジャイロ１１０、各アクチュエータ１１３及び各位置検出部１１４はそれぞれ同一の構成を有する。
【００１６】
振れ補正レンズ１０２は光学的に振れを補正する。振れ補正レンズ１０２は、ヨー方向（水平方向）とピッチ方向（垂直方向）に２軸に変動して振れ補正を行い、連結機構１０７によって２軸の動きは等量可動できる。なお、ヨー方向の振れ補正制御とピッチ方向の振れ補正制御は基本的に同じなので、図１では一方の振れ補正制御のみを示している。
【００１７】
操作ＳＷ１０８は双眼鏡の外装部に設けられてユーザによって操作されることによって振れ補正を作動（オン）及び停止（オフ）するスイッチであり、ダイヤル、ボタン、ポインティングデバイスなどを含む。また、操作ＳＷ１０８は、マイコン１２０の後述するタイマ１３２に設定される設定時間を変更したり、マイコン１２０の後述するフィルタ係数を変更したり、各種設定を行う機能も有している。
【００１８】
電源回路１０９は操作ＳＷ１０８の操作に応じて振れ補正手段の各部を中心に電力を供給する。
【００１９】
ジャイロ１１０は、光学機器の内部に配置され、光学機器の筐体の振れを検出し、振れに応じた角速度信号を出力する角速度センサである。ジャイロ１１０からの出力信号は増幅器１１１で増幅される。
【００２０】
駆動回路１１２は、マイコン１２０から補正信号を受信してＰＷＭ駆動信号を生成し、ＰＷＭ駆動信号に従ってアクチュエータ１１３を駆動する。アクチュエータ１１３は、補正信号に従って振れ補正レンズ１０２を駆動する。本実施例のアクチュエータ１１３はボイスコイルモータ等の電磁アクチュエータである。
【００２１】
位置検出部１１４は振れ補正レンズ１０２の位置を検出して位置信号を生成し、マイコン１２０の（後述するＡ／Ｄ変換器１２５）に供給する。位置検出部１１４は、位置検出センサと位置検出センサの出力信号を増幅する増幅回路から構成される。位置検出センサは、ＰＳＤ等の受光センサとＩＲＥＤ等の赤外発光素子を組み合わせた光検出センサによるエンコーダや、磁性体とホール素子を組み合わせた磁気検出センサを利用することができる。
【００２２】
マイコン１２０は操作ＳＷ１０８からの入力をトリガとして振れ補正制御を開始し、振れ補正手段の各部を制御する制御手段（ＣＰＵ、プロセッサ）である。より具体的には、マイコン１２０はジャイロ１１０からの出力信号から振れ周波数を抽出し、角速度信号から角変位信号への演算処理（デジタル処理）を経て、振れ補正量を表す補正信号を生成する。また、マイコン１２０は、後述するように、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１３８にフィルタ係数を変更する。
【００２３】
マイコン１２０は、図２に示す振れ補正手段として、Ａ／Ｄ変換器１２１、ＨＰＦ１３８と、フィルタ係数設定手段、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２２、積分器（ＩＮＴ）１２３、比較器１２４、Ａ／Ｄ変換器１２５、増幅器１２６を有する。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換器１２１は、増幅器１１１を経たジャイロ１１０のアナログ出力信号をデジタル信号に変換し、ＨＰＦ１３８に接続されている。
【００２５】
ＨＰＦ１３８は、選択された高周波を通過させ、遮断周波数よりも低い周波数帯域を減衰させる、フィルタ係数が可変の可変フィルタである。ＨＰＦ１３８のフィルタ係数はフィルタ係数設定手段によって設定される。
【００２６】
フィルタ係数設定手段は、電源制御回路１３０、タイマ１３２、複数の（本実施例では３つの）レジスタ１３４ａ〜１３４ｃ及び選択回路１３６から構成される。
【００２７】
タイマ１３２は操作スイッチ１０８と電源制御回路１３０に接続される。電源制御回路１３０は、電源回路１０９から供給される電源をタイマ１３２及びマイコン１２０のその他の部分に供給する（電源制御回路１３０と各部の接続は図１では省略されている）。
【００２８】
タイマ１３２は、操作ＳＷ１０８からの入力をトリガとして振れ補正制御開始と共に時間計測（計時）を開始し、振れ補正制御停止と共に計時を停止してリセットされ、振れ補正手段の作動時間を計測する。タイマ１３２は、設定時間（期間）（例えば、開始から３０秒、その後、開始から６０秒）を計測するたびにレジスタ１３４ａ〜１３４ｃを選択するためのトリガを選択回路１３６に出力する。ユーザは、操作スイッチ１０８を通じてタイマ１３２の設定時間を変更することができる。
【００２９】
レジスタ１３４ａ〜１３４ｃは、それぞれが遮断周波数（または通過させる周波数帯域の下限）を規定する異なるフィルタ係数（フィルタ係数１〜３）を保持する記憶素子（メモリ）である。本実施例では、レジスタ１３４ａ〜１３４ｃを３つの異なる記憶素子から構成しているが、一つのメモリとして構成されてもよい。レジスタ１３４ａ〜１３４ｃは、選択回路１３６に接続され、選択回路１３６によって選択されたレジスタが保持するフィルタ係数がＨＰＦ１３８に設定されるように構成されている。
【００３０】
図２は、ＨＰＦ１３８の遮断周波数の遷移図である。本実施例では、フィルタ係数１は遮断周波数を１Ｈｚに設定する。これにより、ＨＰＦ１３８は、１Ｈｚよりも高周波を通過させる。フィルタ係数１は初期設定の遮断周波数である。フィルタ係数２は遮断周波数を０．１Ｈｚに設定する。フィルタ係数３は遮断周波数を０．０１Ｈｚに設定する。
【００３１】
即ち、フィルタ係数１に対応する遮断周波数（１Ｈｚ）よりもフィルタ係数２に対応する遮断周波数（０．１Ｈｚ）は小さい（低域側にある）。また、フィルタ係数２に対応する遮断周波数（０．１Ｈｚ）よりもフィルタ係数３に対応する遮断周波数（０．０１Ｈｚ）は小さい（低域側にある）。
【００３２】
選択回路１３６は、タイマ１３２と３つのレジスタ１３４ａ〜１３４ｃとＨＰＦ１３８に接続されている。選択回路１３６の３つの異なる入力端子を有し、それぞれに３つのレジスタ１３４ａ〜１３４ｃが接続されている。また、選択回路１３６の出力端子はＨＰＦ１３８に接続されている。選択回路１３６はタイマ１３２の出力に従って切り替わって入力端子のいずれかを出力端子に接続するスイッチを有する。この結果、選択回路１３６は、３つのレジスタ１３４ａ〜１３４ｃの一つをタイマ１３２の時間経過に従って自動的に選択する。本実施例では選択回路１３６は初期状態ではレジスタ１３４ａを選択し、ＨＰＦ１のＬＰＦ１２２は、低周波を通過させ、設定された遮断周波数よりも高い周波数帯域を減衰させるフィルタである。本実施例では、図２に示すように、ＬＰＦ１２２のフィルタ係数は遮断周波数を１００Ｈｚに設定する。
【００３３】
積分器（ＩＮＴ）１２３は、ＬＰＦ１２２の出力を積分する。
【００３４】
ＨＰＦ１３８とＬＰＦ１２２によって抽出された任意の周波数帯の角速度信号は、積分器１２３によって積分処理されて角変位に変換される。角変位は、振れ補正レンズ１０２を駆動するための、閉ループ制御の目標位置信号となる。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換器１２５は位置検出部１１４からのアナログ位置信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１２５は比較器１２４に接続され、比較器１２４の出力は増幅器１２６に接続されている。
【００３６】
比較器１２４は、積分器１２３から出力される目標位置信号と、Ａ／Ｄ変換器１２５から出力される位置検出部１１４が検出した現在の振れ補正レンズ１０２の位置信号を差分演算して、出力信号を増幅器１２６で増幅して補正信号を生成する減算器である。なお、図１では、積分器１２３と比較器１２４の出力の一方はマイナスで入力されるため、加算器のように表示されている。積分器１２３と比較器１２４の出力の両方の符号が同じであれば（例えば、両方ともプラス）であれば一方の符号を反転させる素子が配置される。
【００３７】
図３は、マイコン１２０の振れ補正方法を説明するためのフローチャートであり、「Ｓ」はＳｔｅｐ（ステップ）の略である。図３に示す振れ補正方法はコンピュータによって実行可能なプログラムによって具現化可能である。
【００３８】
操作スイッチ１０８がユーザによって操作されて振れ補正制御がオンになると（Ｓ２０１）、タイマ１３２が計時を開始する（Ｓ２０２）。まず、選択回路１３６は、最初にレジスタ１３４ａを選択する（Ｓ２０３）。
【００３９】
この結果、レジスタ１３４ａのフィルタ係数１が規定する遮断周波数（例えば、１．０Ｈｚ）がＨＰＦ１３８に設定される。そして、ジャイロ１１０からの信号は、ＨＰＦ１３８を通して得られた補正信号に応じて振れ補正が行われる。
【００４０】
本実施例は、ユーザが片手又は両手で保持する光学機器（即ち、建築物などに固定されていない光学機器）を想定している。ユーザは初期状態では疲れていないので光学機器（例えば、双眼鏡）を比較的安定して保持することができるため、振れ補正周波数を高めに設定しても像振れの影響は少ない。
【００４１】
次に、タイマ１３２が図２におけるＴ０〜Ｔ１（第１時間または第１期間）を計測すると（Ｓ２０５のＹｅｓ）、選択回路１３６は次にレジスタ１３４ｂを選択する（Ｓ２０６）。本実施例では第１期間は３０秒であり、Ｔ０はゼロである。タイマ１３２が第１期間を計測するまでは（Ｓ２０５のＮｏ）、選択回路１３６はレジスタ１３４ａの選択を維持する。
【００４２】
この結果、レジスタ１３４ｂのフィルタ係数２がＨＰＦ１３８に設定され、ＨＰＦ１３８にフィルタ係数２が規定する遮断周波数（例えば、０．１Ｈｚ）が設定される。そして、ジャイロ１１０からの信号は、低域側に抽出周波数が拡大されたＨＰＦ１３８を通して得られた補正信号に応じて振れ補正が行われる。
【００４３】
ユーザは、最初は光学機器を比較的安定して保持することができるが、一定時間後は疲れて光学機器に低周波振動を伝える。このため、本実施例では遮断周波数を低域側に拡大している。
【００４４】
次に、タイマ１３２が図２におけるＴ１〜Ｔ２（第２時間または第２期間）を計測すると（Ｓ２０７のＹｅｓ）、選択回路１３６は次にレジスタ１３４ｃを選択する（Ｓ２０８）。本実施例では第２期間（Ｔ１〜Ｔ２）は３０秒であり、Ｔ２はＴ０がゼロの時６０秒の位置にある。タイマ１３２が第２期間を計測するまでは（Ｓ２０７のＮｏ）、選択回路１３６はレジスタ１３４ｂの選択を維持する。
【００４５】
この結果、レジスタ１３４ｃのフィルタ係数３がＨＰＦ１３８に設定され、ＨＰＦ１３８にフィルタ係数３が規定する遮断周波数（例えば、０．０１Ｈｚ）が設定される。そして、ジャイロ１１０からの信号は、低域側に抽出周波数が更に拡大されたＨＰＦ１３８を通して得られた補正信号に応じて振れ補正が行われる。
【００４６】
ユーザが更に疲れると光学機器に更に低域側の振動を伝える。このため、本実施例では遮断周波数を低域側に拡大している。
【００４７】
このように、ユーザは、最初はこのような光学機器を比較的安定して保持することができるが、その後、疲れて光学機器に次第に低周波振動を伝え、この低周波振動の帯域は疲れと共に低域側に拡大する。これに対して、従来の振れ補正手段は高周波成分と低周波成分の広い範囲の周波数成分の振動の影響を補正していたため、省エネ効果（エコ効果）が十分ではなかった。そこで、本実施例では、最初は振れ補正の対象周波数を高周波成分に限定し、図２に示すように、徐々に低域側に対象周波数を拡大して省エネ効果と振れ補正の実行の両立を図っている。
【００４８】
次に、操作スイッチ１０８がユーザによって操作されて振れ補正制御がオフになると（Ｓ２０９のＹｅｓ）、タイマ１３２は計時を停止してリセットされる（Ｓ２１０）。操作ＳＷ１０８がオフにされるまでは（Ｓ２０９のＮｏ）、選択回路１３６はレジスタ１３４ｃの選択を維持する（図２の第３期間）。
【００４９】
本実施例は振れ補正周波数の領域を３つに分割したが、より細かく切り替え周波数を設定してもよく、レジスタの数は複数であれば足りる。
【００５０】
また、本実施例ではタイマ１３２が計測した時間に応じて遮断周波数を自動的に切り替えているが、ユーザが切り替えのタイミングをマニュアルで操作ＳＷ１０８を操作することによって設定してもよい。例えば、ユーザが操作ＳＷ１０８のボタンを操作するたびに遮断周波数を低域側に変更してもよい。もちろんこの場合も、フィルタ係数設定手段は振れ補正手段の動作時間が長くなるとＨＰＦ１３８の遮断周波数がより低域になるようにフィルタ係数を変更して設定する。
【００５１】
本実施例によれば、振れ補正の使用時間に応じて振れ補正周波数の低域端を徐々に低域側に自動的に拡大してユーザの疲労による手振れを効率良く補正する。また、小さな手振れでは振幅が小さい高域周波数であり、大きな手振れは振幅が大きく周波数は低域となるので、周波数を高域から低域へと変化させることは振れ補正の可動領域を狭い範囲から徐々に広い範囲へと可変させることと略等しくなる。よって、手振れ補正の電力消費も始めの一定期間は時間に応じて制限される。
【００５２】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
光学機器は、撮像装置（カメラ）や観察装置（双眼鏡）の用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０２          振れ補正レンズ
１３８          ハイパスフィルタ
【図２】
2011158535.tif 000003
【図１】
2011158535.tif 000004
【図３】
2011158535.tif 000005