JPH0973108A - ブレ補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のブレ補正機構では、ブレの予測精度は
低く、ブレ補正の精度が低く、また、演算に要する時間
が不可欠でタイムラグを解消できない。 【解決手段】 撮影光学系の光軸の非線形性のブレを検
出するブレ検出部と，撮影光学系の一部又は全部を相対
的に移動させるブレ補正駆動部と，ブレ検出部の時系列
検出出力から規則性を抽出し、抽出した規則性に基づい
て、ブレの時系列出力波形の予測を行うとともに、予測
の結果に基づいてブレ補正駆動部を駆動するブレ補正制
御部とを備えるブレ補正装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮影装置の撮影光
学系における光軸の非線形性のブレを補正するブレ補正
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラに代表される撮影装置では
ＡＦ装置は一般的になっており、さらに、手ブレを補正
するブレ補正装置を付加することが提案されている。

【０００３】このブレ補正装置は、撮影装置に組み込ま
れ、手ブレ等による光軸の角度変動を検知し、これによ
り撮影画像を補正するものであり、例えば特開平２−６
６５３５号公報には単玉レンズ光学系に適用したもの
が、一方、特開平２−１８３２１７号公報には、内焦式
望遠レンズの撮影光学系の一部を移動することにより撮
影画像を補正する例が知られている。

【０００４】これらのブレ補正装置においては、適宜手
段によるブレ量の検出結果に基づいてブレ補正機構の移
動量を演算し、この演算結果に基づいてブレ補正装置を
移動させていた。そのため、ブレ量の検出時と演算終了
時との間にタイムラグが生じてしまうため、ある程度の
ブレ量の補正を行うことはできるものの、補正の不足が
常に発生してしまう。

【０００５】そこで、近年では、このタイムラグをでき
るだけ小さくする手段が提案されている。例えば、特開
平３−６５９３５号公報には、ブレ補正光学系に加速度
計を設置しておき、加速度の検出時点を起点として（演
算時間＋応答時間）経過後の演算予測を行う発明が提案
されており、演算高速化を図るためにファジィ推論を用
いることが示されている。

【０００６】また、特開平５−４０２９１号公報には、
ある間隔だけ離れた複数時点におけるそれぞれのブレ補
正光学系移動データとブレ変化量データとに基づき、予
測演算を行い、ブレ補正光学系の駆動時点におけるブレ
補正データを求め、このデータに対応してブレ補正を行
うことにより、効果的にブレ補正を行う発明が提案され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平３−６５９３５
号公報や特開平５−４０２９１号公報等により提案され
た従来の発明は、いずれも発生するブレにはある程度の
線形性が存在するとの前提に立って、ブレの短期予測を
行うものである。

【０００８】しかし、現実には、ブレは、撮影者の撮影
装置保持動作に起因して生じるものであり、非線形性を
有する。そのため、従来の発明では、短期予測とはいっ
てもブレ補正の予測精度は低く、ブレ補正の精度が低い
という課題があった。

【０００９】また、従来の発明では、あくまでも加速度
等のブレ情報の検出時点を起点とし、この検出後に演算
を行ってブレの予測を行うものである。そのため、演算
に要する時間が不可欠であり、タイムラグを解消するこ
とはできず、このような観点からもブレ補正の予測精度
が低いという課題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、撮影
装置の撮影光学系における光軸の非線形性のブレを検出
するブレ検出部と，前記撮影光学系の一部又は全部と前
記撮影装置の撮影画面とを相対的に移動させるブレ補正
駆動部と，前記ブレ検出部の時系列検出出力から規則性
を抽出し、抽出した前記規則性に基づいて、前記ブレの
時系列出力波形の予測を行うとともに、前記予測の結果
に基づいて前記ブレ補正駆動部を駆動するブレ補正制御
部とを備えることを特徴とするブレ補正装置である。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１に記載された
ブレ補正装置において、前記ブレ補正制御部では、前記
時系列検出出力を多次元状態空間に埋め込んでアトラク
タを再構成し、再構成した前記アトラクタのデータベク
トルから前記時系列出力波形の予測を行うことを特徴と
する。

【００１２】請求項３の発明では、請求項２に記載され
たブレ補正装置において、前記再構成では、予測するベ
クトルの成分を、近傍ベクトルから最新ベクトルまでの
距離に応じた値を重みとする重みつき平均を各成分毎に
とることによって、算出することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、図面等を参照しながら本発明
の実施形態をあげて、本発明をより詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明にかかるブレ補正装置の第
１実施形態を示すブロック図であり、図３は、本実施形
態におけるブレ補正装置を備えるカメラの構成を示す模
式図である。

【００１５】このブレ補正機構は、レンズ装置１とボデ
ィ装置２とから構成される撮影装置（図３参照）に組み
込まれたものであり、後述するように、撮影光学系にお
ける光軸のブレ量の検出値に基づいて撮影光学系の一部
をシフトさせるものである。レンズ装置１には、ブレ補
正制御用マイクロコンピュータ３，超音波モータ用マイ
クロコンピュータ１６，通信用マイクロコンピュータ２
４等が設けられ、一方、ボディ装置２には、ボディ用マ
イクロコンピュータ２５等が設けられる。本実施形態で
は、これらの各マイクロコンピュータを組み合わせて、
本発明におけるブレ補正制御部が構成される。

【００１６】ブレ補正制御用マイクロコンピュータ３
は、ボディ装置２のボディ用マイクロコンピュータ２５
の出力と，Ｘエンコーダ５，Ｙエンコーダ９，距離エン
コーダ１５及びズームエンコーダ２２等からの光学系位
置情報とに基づいて、Ｘ軸駆動モータ７，Ｘ軸モータド
ライバー８，Ｙ軸駆動モータ１１及びＹ軸モータドライ
バー１２等から構成されるブレ補正駆動部の駆動を制御
する。

【００１７】レンズ接点４は、レンズ装置１とボディ装
置２と間の信号の授受に使用する電気接点群であり、通
信用マイクロコンピュータ２４に接続される。Ｘエンコ
ーダ５は、Ｘ軸方向の光学系移動量を検出するためのも
のであり、その出力は、ＸエンコーダＩＣ６に接続され
る。ＸエンコーダＩＣ６は、Ｘ軸方向の光学系移動量を
電気信号に変換するためのものであり、その信号は、ブ
レ補正制御用マイクロコンピュータ３に送られる。さら
に、Ｘ軸駆動モータ７は、Ｘ軸ブレ補正光学系をシフト
駆動する駆動モータであり、Ｘ軸モータドライバー８
は、Ｘ軸駆動モータ７を駆動する回路である。

【００１８】同様にして、Ｙエンコーダ９は、Ｙ軸方向
の光学系移動量を検出するためのものであり、その出力
は、ＹエンコーダＩＣ１０に接続される。Ｙエンコーダ
ＩＣ１０は、Ｙ軸方向の光学系移動量を電気信号に変換
するためのものであり、その信号は、ブレ補正制御用マ
イクロコンピュータ３に送られる。さらに、Ｙ軸駆動モ
ータ１１は、Ｙ軸ブレ補正光学系をシフト駆動する駆動
モータであり、Ｙ軸モータドライバー１２は、Ｙ軸駆動
モータ１１を駆動する回路である。

【００１９】ブレ補正ヘッドアンプ１３は、ブレ量を検
出する回路であり、像ブレ情報を電気信号に変換し、そ
の信号はブレ補正制御用マイクロコンピュータ３に送ら
れる。ブレ補正ヘッドアンプ１３としては、例えば角速
度センサー等を使用することができる。

【００２０】ＶＲスイッチ１４は、ブレ補正駆動のオン
−オフ及び，ブレ補正モード１及びブレ補正モード２の
切替えを行うスイッチである。ここで、例えば、ブレ補
正モード１は、撮影準備開始動作以降にファインダー像
のブレを補正する場合の粗い制御を行うモードであり、
ブレ補正モード２は、実際の露光時にブレを補正する場
合の精密な制御を行うモードである。

【００２１】距離エンコーダ１５は、フォーカス位置を
検出して電気信号に変換するエンコーダであり、その出
力は、同様にして、ブレ補正制御用マイクロコンピュー
タ３，超音波モータ用マイクロコンピュータ１６及び通
信用マイクロコンピュータ２４に接続される。

【００２２】超音波モータ用マイクロコンピュータ１６
は、合焦光学系駆動部の駆動を行う超音波モータ１９を
制御するためのものである。ＵＳＭエンコーダ１７は、
超音波モータ１９の移動量を検出するエンコーダであ
り、その出力は、ＵＳＭエンコーダＩＣ１８に接続され
る。ＵＳＭエンコーダＩＣ１８は、超音波モータ１９の
移動量を電気信号に変換する回路であり、その信号は、
超音波モータ用マイクロコンピュータ１６に送られる。

【００２３】超音波モータ１９は、合焦光学系を駆動す
るモータである。超音波モータ駆動回路２０は、超音波
モータ１９の固有の駆動周波数を有し、相互に９０°位
相差を有する２つの駆動信号を発生させる回路である。
超音波モータ用ＩＣ２１は、超音波モータ用マイクロコ
ンピュータ１６と超音波モータ駆動回路２０とのインタ
ーフェースを行う回路である。

【００２４】ズームエンコーダ２２は、レンズ焦点距離
位置を検出して電気信号に変換するエンコーダあり、そ
の出力は、ブレ補正制御用マイクロコンピュータ３，超
音波モータ用マイクロコンピュータ１６及び通信用マイ
クロコンピュータ２４に接続される。

【００２５】ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、電池電圧の
変動に対して安定したＤＣ電圧を供給する回路であり、
通信用マイクロコンピュータ２４からの信号により制御
されている。

【００２６】通信用マイクロコンピュータ２４は、レン
ズ装置１とボディ装置２との間の通信を行い、レンズ装
置１内の他のマイクロコンピュータ（ブレ補正制御用マ
イクロコンピュータ３や超音波モータ用マイクロコンピ
ュータ１６等）に命令を伝達する。

【００２７】ボディ用マイクロコンピュータ２５は、レ
ンズ装置１より伝達された最大ブレ補正時間の情報と露
出設定情報や被写体輝度情報等とにより、ブレ補正表示
部２７に警告表示の指示を行う。

【００２８】レリーズスイッチ２８は、ボディ装置２に
設けられており、撮影装置使用者が、露光制御の開始を
ボディ装置２に伝達し、ブレ補正制御開始スイッチ決定
処理で指定された場合、ブレ補正制御信号の伝達タイミ
ングを決定する。撮影装置使用者によるレリーズボタン
の半押しにより撮影準備動作を開始する半押しスイッチ
ＳＷ１と，レリーズボタンの全押しにより露光制御の開
始を指示する全押しスイッチＳＷ２とから構成される。

【００２９】本実施形態におけるブレ補正機構を備える
カメラは、以上のように構成されている。図２は、本実
施形態にかかる撮影装置の作動順序を説明した流れ図で
ある。

【００３０】ステップ（以下、「Ｓ」と略記する。）２
００において、通信用マイクロコンピュータ２４が通信
準備を行う。これと同時に、ブレ補正制御用マイクロコ
ンピュータ３がＳ２０１で通信準備を行うとともに、超
音波モータ用マイクロコンピュータ１６がＳ２０２で通
信準備を行う。

【００３１】Ｓ２０３において、通信用マイクロコンピ
ュータ２４がレンズ接点４を介してボディ装置２と通信
を行う。Ｓ２０４において、ボディ装置２から指示を受
けた合焦制御指示を超音波モータ用マイクロコンピュー
タ１６へ伝達する。

【００３２】Ｓ２０５において、超音波モータ用マイク
ロコンピュータ１６がズームエンコーダ２２，距離エン
コーダ１５等の情報を基に合焦制御を行う。Ｓ２０６に
おいて、ボディ装置２からのブレ補正制御指示をブレ補
正制御マイクロコンピュータ３へ伝達する。

【００３３】Ｓ２０７において、ブレ補正制御用マイク
ロコンピュータ３はブレ補正演算を行う。Ｓ２０８にお
いて、ブレ補正制御用マイクロコンピュータ３はブレ補
正制御を行う。図４は、本実施形態によるブレ補正ヘッ
ドアンプ（ブレセンサー）１３の出力を、カオス的振る
舞いをする時系列データとして捉え、３次元のベクトル
を作成するまでの説明図である。

【００３４】図４において、ブレ補正ヘッドアンプ１３
の時系列検出出力を以下とする。 ξ１，ξ２，ξ３，・・・・・，ξt ，・・・・ このξt の時系列検出出力から、一定時間遅れの大きさ
をτとしてｎ次元の再構成状態空間において、次のよう
なｎ次元ベクトルを作成する。本実施形態は、次元数を
ｎ＝３として得られたベクトルである。

【００３５】 Ｘ１＝（ξ１，ξ１＋τ，ξ１＋２τ） Ｘ２＝（ξ２，ξ２＋τ，ξ２＋２τ） Ｘ３＝（ξ３，ξ３＋τ，ξ３＋２τ） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ Ｘｔ＝（ξｔ，ξｔ＋τ，ξｔ＋２τ） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・

【００３６】ここで、τ＝４とし、ベクトルＸ１につい
てａ点の出力ξ１を基準とすれば、残りのベクトルＸ１
の各成分は遅れ時間τ＝４後のｅ点の出力ξ５，遅れ時
間２τ後のｉ点の出力ξ９となる。単位時間経過後のベ
クトルＸ２は遅れ時間τ＝４後のｆ点の出力ξ６，遅れ
時間２τ後のｉ点の出力ξ１０となる。さらに、単位時
間経過後のベクトルＸ３についても同様に考え、以下の
ようになる。

【００３７】 Ｘ１＝（ξ１，ξ５，ξ９） Ｘ２＝（ξ２，ξ６，ξ１０） Ｘ３＝（ξ３，ξ７，ξ１１） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ Ｘｔ＝（ξｔ，ξｔ＋４，ξｔ＋８） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・

【００３８】なお、次元数ｎ及び遅れ時間τは、いずれ
も予め実験により最適な値として決定された固定値であ
る。図５は、本実施形態において、図４により分割した
３次元データを３次元状態空間に埋め込み、アトラクタ
を再構成し、一定範囲の規則性を呈する連続したベクト
ルの軌跡を示す説明図である。

【００３９】図５における時系列検出出力Ｘ４に対する
１ステップ先の予測を以下の手順で行う。再構成された
アトラクタ上の各ベクトルをＸｔとし、アトラクタ中の
全ベクトルとＸ４とのユークリッド距離を計算し、その
うち最も近いベクトルからｍ個のベクトルを選び出す。

【００４０】ここで、ｍの値を次元ｎの値と等しくし、
さらに、最も近いベクトルからＸａ，Ｘｂ，Ｘｃとし、
Ｘ₄ とＸａ，Ｘｂ，Ｘｃとの距離をそれぞれｄ₁ ，
ｄ₂ ，ｄ₃ とする。

【００４１】次に、ベクトルＸａ，Ｘｂ，Ｘｃの１ステ
ップ後のベクトルＸ' ａ，Ｘ' ｂ，Ｘ' ｃとし、それぞ
れの成分を以下に示す。 Ｘ' ａ＝（ξａ１，ξａ２，ξａ３） Ｘ' ｂ＝（ξｂ１，ξｂ２，ξｂ３） Ｘ' ｃ＝（ξｃ１，ξｃ２，ξｃ３）

【００４２】Ｘ４の１ステップ後に予測されるベクトル
Ｘ５としその成分を以下で示す。 Ｘ５＝（ξｘ１，ξｘ２，ξｘ３） ベクトルＸ４からの距離に反比例した値を重みとする重
みつき平均を各成分毎にとった値ξｄｉは、以下の式に
より算出される。

【００４３】

【００４４】このようにして算出されるξｄｉのベクト
ルＸ５における第三成分の値が、時系列出力波形の１ス
テップ先の予測値となるため、ξｄｉのベクトルｘ５に
おける第三成分の値を以下の式により算出する。

【００４５】

【００４６】予測結果を基にブレ補正駆動デューティＤ
は、アンプ出力電圧Ｖとすると以下の式により算出さ
れ、このブレ補正駆動デューティＤにより、ブレ補正駆
動部が駆動される。

【００４７】Ｄ＝Ｋ１×Ｖ＋Ｋ２×∫Ｖｄｔ＋Ｋ３×ｄ
Ｖ／ｄｔ＋Ｋ４／ξｄ３ なお、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４はいずれも予め実験又は
調整装置により最適な値として決定する固定値である。

【００４８】このようにして、本実施形態では、ブレ検
出部の検出出力をカオス的振る舞いをする時系列データ
と捉え、ブレ検出部の時系列検出出力を多次元状態空間
に埋め込み、アトラクタを再構成し、再構成されたアト
ラクタのデータベクトルから時系列出力波形の短期予測
を行い、短期予測結果とブレ検出出力とに基づいて、ブ
レ補正駆動部の振れ補正信号を生成してブレ補正装置を
制御することにより、実際のブレ発生からブレ補正制御
の実行までの遅れ時間による位相遅れを広範なブレ周波
数領域において高精度で補償でき、高精度のブレ補正を
行うことができた。

【００４９】さらに、本実施形態では、予測するベクト
ルの成分を、近傍ベクトルから最新ベクトルまでの距離
に反比例した値を重みとする重みつき平均を各成分毎に
とることにより算出するため、より高精度でブレ補正を
行うことができた。

【００５０】（変形形態）以上説明した第１実施形態に
限定されず、種々の変形や変更が可能であって、それら
も本発明に含まれる。例えば、第１実施形態では、レン
ズ装置とボディ装置とが着脱自在な一眼レフカメラのレ
ンズ装置の例で説明したが、コンパクトカメラのレンズ
部に対しても適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるブレ補正装置の第１実施形態を
示すブロック図である。

【図２】第１実施形態にかかる撮影装置の作動順序を説
明した流れ図である。

【図３】第１実施形態のブレ補正装置を備えるカメラの
構成を示す模式図である。

【図４】第１実施形態によるブレセンサー出力を、カオ
ス的振る舞いをする時系列データとして捉え、３次元の
ベクトルを作成するまでの説明図である。

【図５】第１実施形態による図４で分割した３次元デー
タを３次元状態空間に埋め込み、アトラクタを再構成
し、連続したベクトルの軌跡を示す説明図である。

【符号の説明】

１ レンズ装置 ２ ボディ装置 ３ ブレ補正制御用マイクロコンピュータ ４ レンズ接点 ５ Ｘエンコーダ ６ ＸエンコーダＩＣ ７ Ｘ軸駆動モータ ８ Ｘ軸モータドライバー ９ Ｙエンコーダ １０ ＹエンコーダＩＣ １１ Ｙ軸駆動モータ １２ Ｙモータドライバー １３ ブレ補正ヘッドアンプ（角速度センサー） １４ ＶＲスイッチ １５ 距離エンコーダ １６ 超音波モータ用マイクロコンピュータ １７ ＵＳＭエンコーダ １８ ＵＳＭエンコーダＩＣ １９ 超音波モータ ２０ 超音波モータ駆動回路 ２１ 超音波モータ用ＩＣ ２２ ズームエンコーダ ２３ ＤＣ−ＤＣコンバータ ２４ 通信用マイクロコンピュータ ２５ ボディ用マイクロコンピュータ ２６ 被写体ファインダー ２７ ブレ補正表示部 ２８ レリーズスイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影装置の撮影光学系における光軸の非
   線形性のブレを検出するブレ検出部と，前記撮影光学系
   の一部又は全部と前記撮影装置の撮影画面とを相対的に
   移動させるブレ補正駆動部と，前記ブレ検出部の時系列
   検出出力から規則性を抽出し、抽出した前記規則性に基
   づいて、前記ブレの時系列出力波形の予測を行うととも
   に、前記予測の結果に基づいて前記ブレ補正駆動部を駆
   動するブレ補正制御部とを備えることを特徴とするブレ
   補正装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたブレ補正装置にお
   いて、 前記ブレ補正制御部では、前記時系列検出出力を多次元
   状態空間に埋め込んでアトラクタを再構成し、再構成し
   た前記アトラクタのデータベクトルから前記時系列出力
   波形の予測を行うことを特徴とするブレ補正装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載されたブレ補正装置にお
   いて、 前記再構成では、予測するベクトルの成分を、近傍ベク
   トルから最新ベクトルまでの距離に応じた値を重みとす
   る重みつき平均を各成分毎にとることによって、算出す
   ることを特徴とするブレ補正装置。