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課題

カメラ動作状態振れの状態により、露光中の像振れ制御に最適な予測振れ波形を算出する。

解決手段

カメラの撮影動作状態判別する判別手段によって判別された撮影動作状態、つまり設定されるシャッタ速度の状態(#231)や、撮影レンズ焦点距離状態(#232)、更には、撮影モードが流し撮りモードであるかの状態(#230)に応じて、カメラの露光開始前の像振れ検出手段の出力から露光中の振れ量を予測する像振れ予測手段での像振れ予測の仕方を変更させる(#238以降の処理を行う、又は、#233以降の処理を行う)ようにしている。

概要

背景

従来の防振ステム具備したカメラの要部構成を図21に示す。図21において、カメラ本体300内のCPU301は、カメラ全体の制御,フォーカス制御,防振制御を司る。以下、フォーカス制御及び防振制御について簡単に説明する。

まず、フォーカス制御の場合について述べると、フォーカスレンズ306,主撮影レンズ305,振れ補正レンズ304を通して入射する被写体からの入射光が、メインミラー307,AFサブミラー308,フィールドレンズ309を通してイメージセンサ303上に結像する。このイメージセンサ303上に結像した像は、公知のいわゆる瞳分割方式によって撮影光学系305の異なる光路を通過する2種類の光束から成り、この2像のイメージセンサ303上の相対的ずれ量からフィルム面311に対するデフォーカス量を検出し、このデフォーカス量に従ってフォーカスレンズ306を光軸方向へ移動させる事でフォーカス制御を実現している。

次に、振れ補正制御を行う場合について述べる。振動ジャイロ等の角速度センサやその他の角加速度センサ(若しくはリニア加速度センサ)等のメカニカルセンサ302からの振れ信号出力と前述した各光学系を通してイメージセンサ303上に結像する像データの異なる時間での動き量より求まる像振れ信号出力との組み合わせから像振れ補正量を算出し、この像振れ補正量に基づき、実際に補正レンズ304を図中に示した矢印の如くリアルタイムで駆動する事により、フィルム面311上での像(実際の露光ミラー307,サブミラー308が退避した場合に結ばれる像)の振れを防止する。

概要

カメラの動作状態や振れの状態により、露光中の像振れ制御に最適な予測振れ波形を算出する。

カメラの撮影動作状態判別する判別手段によって判別された撮影動作状態、つまり設定されるシャッタ速度の状態(#231)や、撮影レンズ焦点距離状態(#232)、更には、撮影モードが流し撮りモードであるかの状態(#230)に応じて、カメラの露光開始前の像振れ検出手段の出力から露光中の振れ量を予測する像振れ予測手段での像振れ予測の仕方を変更させる(#238以降の処理を行う、又は、#233以降の処理を行う)ようにしている。

目的

(発明の目的)本発明の目的は、カメラの動作状態や振れの状態により、露光中の像振れ制御に最適な予測振れ波形を算出することのできる防振制御装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

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請求項1

フィルム撮影画面相当のある特定領域に結像する被写体像時間的変化から像振れ量を検出する像振れ検出手段と、カメラ露光開始前の前記像振れ検出手段の出力から露光中の振れ量を予測する像振れ予測手段と、該像振れ予測手段からの出力に応じて実際のカメラの露光中の振れ補正する像振れ補正手段と、カメラの撮影動作状態判別する判別手段とを備えた防振制御装置において、前記判別手段によって判別された撮影動作状態に応じて、前記像振れ予測手段での像振れ予測の仕方を変更させる像振れ予測変更手段を設けたことを特徴とする防振制御装置。

請求項2

前記判別手段は、カメラのシャッタ速度の設定状態を判別する手段であることを特徴とする請求項1記載の防振制御装置。

請求項3

前記判別手段は、撮影レンズ焦点距離の設定状態を判別する手段であることを特徴とする請求項1又は2記載の防振制御装置。

請求項4

前記判別手段は、カメラの撮影モードが流し撮りモードであるか否かを判別する手段であることを特徴とする請求項1,2又は3記載の防振制御装置。

請求項5

カメラ全体の振れを検出する慣性振れセンサと、フィルム撮影画面相当のある特定領域に結像する被写体像の時間的変化から像振れ量を検出する像振れ検出手段と、カメラの露光開始前の前記像振れ検出手段の出力から露光中の振れ量を予測する像振れ予測手段と、像振れ補正を行う像振れ補正手段とを備えた防振制御装置において、露光開始直前の前記慣性振れセンサの出力に応じて前記像振れ予測手段での像振れ予測の仕方を変更させると共に、カメラの露光中は、前記慣性振れセンサと前記像振れ予測手段の出力のうちの、少なくとも前記像振れ予測手段からの出力を前記像振れ補正手段に供給して像振れ補正を行わせる像振れ制御手段を設けたことを特徴とする防振制御装置。

請求項6

前記像振れ予測手段は、前記像振れ検出手段からの信号出力平均データから像振れ予測データを算出することを特徴とする請求項1又は5記載の防振制御装置。

技術分野

0001

本発明は、被写体像時間的変化から像振れ量を検出する像振れ検出手段やカメラ全体の振れを検出する慣性振れセンサを有し、これらにて検出される振れ量に基づいて像振れ補正を行うカメラに具備される防振制御装置の改良に関するものである。

背景技術

0002

従来の防振システムを具備したカメラの要部構成を図21に示す。図21において、カメラ本体300内のCPU301は、カメラ全体の制御,フォーカス制御,防振制御を司る。以下、フォーカス制御及び防振制御について簡単に説明する。

0003

まず、フォーカス制御の場合について述べると、フォーカスレンズ306,主撮影レンズ305,振れ補正レンズ304を通して入射する被写体からの入射光が、メインミラー307,AFサブミラー308,フィールドレンズ309を通してイメージセンサ303上に結像する。このイメージセンサ303上に結像した像は、公知のいわゆる瞳分割方式によって撮影光学系305の異なる光路を通過する2種類の光束から成り、この2像のイメージセンサ303上の相対的ずれ量からフィルム面311に対するデフォーカス量を検出し、このデフォーカス量に従ってフォーカスレンズ306を光軸方向へ移動させる事でフォーカス制御を実現している。

0004

次に、振れ補正制御を行う場合について述べる。振動ジャイロ等の角速度センサやその他の角加速度センサ(若しくはリニア加速度センサ)等のメカニカルセンサ302からの振れ信号出力と前述した各光学系を通してイメージセンサ303上に結像する像データの異なる時間での動き量より求まる像振れ信号出力との組み合わせから像振れ補正量を算出し、この像振れ補正量に基づき、実際に補正レンズ304を図中に示した矢印の如くリアルタイムで駆動する事により、フィルム面311上での像(実際の露光ミラー307,サブミラー308が退避した場合に結ばれる像)の振れを防止する。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記従来例の場合、露光前にはミラー307,サブミラー308を介して被写体像のデータをイメージセンサ303へ取り込む事が可能であるが、露光中は当然の事ながらミラー307,サブミラー308が退避する為に、イメージセンサ303からの出力は使えなくなってしまう。この対策として、特開平4−163534号に開示されている様に、単に露光開始直前の像振れ速度を検出し、その速度で単一的に振れを直線的に近似するという方法があるが、この方法だけでは、被写体の動き若しくは撮影者の振れが等速度運動している場合には効果があるものの、一定周期で振れが生じている場合や使用するカメラのシャッタ速度が低速の場合などにはその効果が充分あるとは言い難い。

0006

(発明の目的)本発明の目的は、カメラの動作状態や振れの状態により、露光中の像振れ制御に最適な予測振れ波形を算出することのできる防振制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するために、本発明は、フィルム撮影画面相当のある特定領域に結像する被写体像の時間的変化から像振れ量を検出する像振れ検出手段と、カメラの露光開始前の前記像振れ検出手段の出力から露光中の振れ量を予測する像振れ予測手段と、該像振れ予測手段からの出力に応じて実際のカメラの露光中の振れ補正する像振れ補正手段と、カメラの撮影動作状態判別する判別手段とを備えた防振制御装置において、前記判別手段によって判別された撮影動作状態、つまり設定されるシャッタ速度の状態や、撮影レンズ焦点距離状態、更には、撮影モードが流し撮りモードであるかの状態に応じて、前記像振れ予測手段での像振れ予測の仕方を変更させる構成にしている。

0008

同じく上記目的を達成するために、本発明は、カメラ全体の振れを検出する慣性振れセンサと、フィルム撮影画面相当のある特定領域に結像する被写体像の時間的変化から像振れ量を検出する像振れ検出手段と、カメラの露光開始前の前記像振れ検出手段の出力から露光中の振れ量を予測する像振れ予測手段と、像振れ補正を行う像振れ補正手段とを備えた防振制御装置において、露光開始直前の前記慣性振れセンサの出力に応じて、つまり例えば振れ量が所定の値よりも大きいか否かで前記像振れ予測手段での像振れ予測の仕方を変更させると共に、カメラの露光中は、前記慣性振れセンサと前記像振れ予測手段の出力のうちの、少なくとも前記像振れ予測手段からの出力を前記像振れ補正手段に供給して像振れ補正を行わせるようにしている。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。

0010

図1は本発明の実施の第1の形態に係る防振装置を具備したカメラの制御回路系の構成を示すブロック図である。

0011

図1において、1は全体のシーケンス及びフォーカス制御,振れ補正制御を司る全体制回路である。振動ジャイロ等のメカニカルセンサから成る振れセンサ4(ピッチ方向の検出)の振れ出力は、フィルタ回路5を通してA/Dコンバータ2に入力され、ここでデジタルデータに変換されて、全体制御回路1に取り込まれる。同様に、振れセンサ6(ヨー方向の検出)の出力はフィルタ回路7を通してA/Dコンバータ2に入力され、デジタルデータとして全体制御回路1に取り込まれる。全体制御回路1内には、一定時間毎にA/Dコンバータ2からのデータを取り込んで振れ補正演算を行う為のタイミング設定用のサンプリングタイマ8を有しており、このタイミングに基づいて、振れ補正演算した結果をD/Aコンバータ3に出力する。D/Aコンバータ3は入力データに比例したアナログ電圧を出力するものであり、この出力電圧が振れ補正系駆動回路13へ出力され、補正系アクチュータコイル14へ所定の電流通電が行われて補正レンズ23が矢印で示した方向に駆動される事になる。

0012

一方、被写体からの入射光はフォーカスレンズ21,主撮影レンズ22,補正レンズ23を通してメインミラー24に入射し、このハーフミラー部分を通過する入射光の一部はAFサブミラー25で反射して、フィールドレンズ26を通してイメージセンサ16に最終的に入射する構成となっている。イメージセンサ16は全体制御回路1からセンサ駆動回路15を介して駆動され、その出力信号は順々にビデオ信号処理回路17へ入力される。このビデオ信号処理回路17からの信号出力はA/Dコンバータ18でデジタルデータに変換され、その出力は全体制御回路1,フレームメモリ19、及び、動きベクトル検出回路20へ出力される。

0013

従って、後述する様にフォーカス制御の場合は、A/Dコンバータ18からの像データを直接全体制御回路1により取り込んで、撮影光学系中の異なる2つの経路を通過する光束による2像のずれ量からデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量に基づいてモータ駆動回路11によりフォーカスモータ12に通電を行い、フォーカスレンズ21を駆動してピント調整を行う。

0014

また、振れ検出の場合は、後述する様にA/Dコンバータ18からの出力とフレームメモリ19との出力の関係、つまり異なる時間タイミングでの像データの相関関係から動きベクトル検出回路20にて振れベクトルを算出する。この振れベクトルを前述した振れセンサ出力と組み合わせてD/Aコンバータ3に出力し、同様に振れ補正レンズ23を駆動する。

0015

また、全体制御回路1からの制御信号によってシャッタ駆動回路35を介してシャッタ幕33(先幕後幕で構成される)のタイミング制御を行い、更に全体制御回路1からの制御信号によってモータ駆動回路29を介してモータ30への通電を行って、メインミラー24,サブミラー25の駆動及びフィルム給送等を実行する。又、メインミラー24で全反射した被写体からの入射光は、プリズム27,接眼レンズ28で構成されるファインダ光学系を通して、撮影者へと導かれる。

0016

その他、該カメラには、撮影モード等を設定する為のモード設定手段10、カメラのレリーズ釦操作に伴うスイッチ31(SW1),32(SW2)、撮影レンズ22の焦点距離を検出する為の焦点距離検出手段34が備わっている。

0017

次に、実際のカメラの動作について、図2及び図3に示すメインフローチャートを中心に説明していく。

0018

図2において、まずステップ#100では、図1の31で示すところのカメラのスイッチSW1がONしているか否かの判定を行い、ONしている場合にはステップ#101へ移行し、メカニカル構成の振れセンサ4,6の起動を開始する。

0019

ここで、図1の振れセンサ4及びフィルタ回路5(若しくは、振れセンサ6及びフィルタ回路7)の具体的構成を図4の回路図を用いて説明する。

0020

図4は、振れセンサとして公知の振動ジャイロを使用した場合のもので、振動子40は同期検波回路41及び駆動回路42を通して、その共振周波数付近共振している。その共振周波数で変調されたコリオリ力に比例する振れ角速度信号を同期検波回路41で検波する事で、通常の角速度信号のみを取り出すものである。通常、この同期検波後の出力には、角速度0の状態でも一定の電圧ヌル電圧)が存在し、この不要DC電圧成分を取り除く為に、OPアンプ43,コンデンサ44,抵抗45〜47から成るアナログハイパスフィルタ回路でもって所定周波数(コンデンサ44,抵抗45で決まるカットオフ周波数)以下の成分をカットし、残った信号成分のみを、図1のA/Dコンバータ2に入力するようにしている。

0021

図2に戻って、ステップ#102では、図1の13,14で示した振れ補正系への通電を行って補正レンズ23の駆動を開始するが、この具体的構成を図5機械的構成に基づいて説明する。

0022

図5に於て、50は図1の補正レンズ23に相当し、後述する様な方法で光軸に対して垂直な平面上を自在に移動出来る補正レンズ系を表したものである。この補正レンズ系50は、図5に示したx軸方向への移動に対しては、マグネット及びヨーク部から成る磁気部材51と巻線コイル52で構成される磁気回路ユニット中の、巻線コイル52へ流す電流量及び方向によって自在に動作し、同様に、y軸方向への移動に対しては、マグネット及びヨーク部から成る磁気部材53と巻線コイル54で構成される磁気回路ユニットとの組み合わせによって動作する。

0023

一方、こうした補正レンズ系50の鏡筒支持枠に対する相対的な動き量は、補正レンズ系50と一体となって動くIRED56及び57と、鏡筒支持枠に固定的に取り付けてあるPSD58及び59との組み合わせにより、非接触で検出する構成となっている。60は上記補正系の動きをメカニカルに係止する為のメカロック機構であり、付随するマグネットへの電流通電方向によってメカロック部材の突起部61が補正レンズ系50と一体となって動くくぼみ部62に飛び込み、あるいは、飛び出す事で、ロックアンロックを行っている。

0024

尚、63はシフト補正レンズ系50の倒れ方向の動きを規制する為のあおり止めとしての支持球を表している。

0025

次に、図2のステップ#103では、上述した振れセンサ出力に基づき補正系を一定時間間隔毎サンプリング制御する為に、図1の全体制御回路1内部にあるサンプリングタイマ8の計時動作を開始する。

0026

ここで、図6のフローチャートを用いて、サンプリングタイマ8の割り込み処理について説明する。

0027

図6の割り込み処理はサンプリングタイマ8が所定時間tsを計時する毎に、図2及び図3メインフローチャート動作を一時的に中断して、優先的に処理実行するもので、図1の振れセンサ4,6の信号処理及び補正レンズ23の駆動制御を行っている。

0028

まず、ステップ#150では、A/Dコンバータ2を通して振れセンサ4(及び6)のフィルタ回路5(及び7)の通過後の出力のA/D変換は開始し、次のステップ#151でその変換が終了した事を検知すると、続くステップ#152にて、その変換結果を内部のAレジスタ転送する。次のステップ#153では、この振れセンサ出力に相当するデータのうち、図4に示したアナログのハイパスフィルタでは取り切れないDC分を、デジタル演算的に除去する為のハイパス演算を実行する。

0029

この演算の様子を図7のフローチャートを用いて説明すると、まずステップ#170では、入力データとしてのAレジスタの値を一旦Kレジスタに転送し、次にステップ#171〜#173において、図8(a)で示した様に、アナログの一次ハイパスフィルタの各定数から公知のS−Z変換にて決まる各係数値b1 ,a0 ,a1 の値を内部のB1,A0,A1の各レジスタに設定する。更にステップ#174では、1回前のサンプリングタイミングにて値の設定されているワークデータの値をWレジスタに転送し、続くステップ#175では、上記入データ値の設定されているKレジスタの値から、B1レジスタとW1レジスタの乗算した結果を減算し、その結果をW0レジスタに設定する。

0030

次のステップ#176では、このW0レジスタとA0レジスタの乗算値、及びW1レジスタとA1レジスタの乗算値をそれぞれ加算し、その結果をUレジスタに設定し、続くステップ#177にて、このUレジスタの値を最終的なハイパス演算結果として出力する。最後にステップ#178にて、次回のサンプリングタイミング時のワークデータとしてW0の値を内部メモリに記憶してこの演算サブルーチンを終了する。

0031

こうしてハイパス演算を実行した結果は、図6のステップ#154で一旦Aレジスタに設定し、今度はステップ#155にて、角速度信号を角変位信号に変換する為の積分演算を行う。積分演算の具体的方法は、上述した図7のフローチャートと全く同様である。但し、図7のステップ#171〜#173で設定する各係数図8(b)に示したアナログのローパスフィルタからS−Z変換にて求まる値となっている。従って、細かい説明はここでは省略し、積分演算後の最終出力を再び図6のステップ#156にてAレジスタに設定する。

0032

次のステップ#157では、この積分演算結果のAレジスタの内容から、実際に補正系の敏感度撮影系ズームフォーカスポジションに応じて、検出角度に対する補正レンズ23の補正移動量を変える)を考慮して、関数f(A)(積分出力,ズーム/フォーカスポジションのマップ情報にて設定)に基づき、補正移動量Dを算出する。

0033

続くステップ#158では、実際にカメラのシャッタ開閉制御としての露光シーケンス中である事を示すフラグSHONが1であるか否かの判定をし、今の場合まだ露光シーケンスにはなっていない為にこのフラグ状態は0なので、ステップ#159で後述する露光シーケンスの中で使用する振れ予測データカウンタPを0にクリアする。そして、そのステップ#160では、上記ステップ#157で求めた振れ補正データDをD/Aコンバータ3に出力する。この結果、振れ補正系駆動回路13を通してアクチュエータコイル14へ補正データに基づく電流が供給される為、補正レンズ23が振れ信号に基づき補正移動することになる。

0034

再び図2のフローチャートに戻り、ステップ#104では、不図示の測光回路にて被写体輝度を測定し、この測光値からAE演算にて実際のシャッタ速度と絞りの値を決定する。次のステップ#105〜#107では図1のイメージセンサ16にて被写体のピント調整を行う為のデフォーカス量検出を実行するもので、ステップ#105でイメージセンサ16に対する蓄積制御を行い、ステップ#106でセンサ像を取り込み、ステップ#107で実際のデフォーカス量演算を行っている。

0035

ここで、具体的なデフォーカス検出の為の光学系及びセンサ構成について、図9及び図10を用いて説明する。

0036

図9は、主被写体からの入射光が撮影レンズ系の異なる領域を通過する光束のセンサA,Bでの相対ずれ量を利用した瞳分割方式のデフォーカス検出を行う為の光学系であり、横方向のパターンデフォーカス状態は、図10(b)及び(c)で示したセンサ群a(a0 、・・・、an の各画素で構成),センサ群b(b0 、・・・、bn の各画素で構成)の各輝度情報に対する相関量(相対的に各センサ画素をずらしていった時のaとbの相対関係)の値から算出し、縦方向のパターンのデフォーカス状態は図10(d)及び(e)で示したセンサ群c(c0 、・・・、cn の各画素で構成),センサ群d(d0 、・・・、dn の各画素で構成)の各輝度情報に対する相関量の値から算出する。

0037

次に、上記ステップ#105〜#107で示したデフォーカス検出の詳細な方法を、図11及び図12のフローチャートを用いて説明していく。

0038

まずステップ#180では、センサ駆動回路15を通してメージセンサ16(図10のセンサ群a〜dに相当)に対する蓄積動作を開始する。次のステップ#181では、上記センサの蓄積が完了したか否かの判定を行い、蓄積が完了した時点でステップ#182へ進み、蓄積動作を停止する。次のステップ#183〜#186では、センサ群aの各画素データに対する像取り込みを行う。つまり、ステップ#183で、各画素番号を示す為のカウンタiを0にリセットし、次のステップ#184で、実際にビデオ信号処理回路17を通した各画素の輝度データをA/Dコンバータ18を通してデジタルデータに変換し、内部メモリAiに記憶する。続くステップ#185で、カウンタiの値がnに等しいか否かの判定を行い、等しい場合にはセンサ群の全画素の読み取りが終了したものと判断するが、等しくない場合にはステップ#186へ移行し、上記カウンタiの値を1カウントアップして、再びステップ#184へ移行して次のセンサ画素データのA/D変換動作を行う。

0039

以上の様に、センサ群aの像取り込み動作を行うが、センサ群bに対してもステップ#187〜#190の動作において、全く同様に像データの取り込み動作を行う。

0040

続けて、上記センサ群a,bの各画素データの相関演算からデフォーカス量を算出する方法を、図12のステップ#191〜#199の中で説明する。

0041

まずステップ#191では、実際にセンサ群a,bの相対的像ズラシ量を設定する為の内部カウンタKに初期値として−m(m>0)を設定し、次のステップ#192では、相関演算結果比較データとしてのUdに対し所定の初期値を代入する。ステップ#193では、センサ群a,bの各画素データを記憶しているメモリAi,Biに対し、AのデータをBのデータに対し相対的にKだけずらした上で、対応する各画素毎の差分絶対値をAに対してはAα+KからAβ+K、Bに対してはBαからBβまでそれぞれ演算を行い、その結果をU(K)として記憶する。

0042

次に、ステップ#194では、このU(K)の値を比較データUdと比較し、U(K)の値が小さい場合には、次のステップ#195でKの値を内部メモリdに記憶し、続くステップ#196で、このU(K)の値を比較データUdの中に代入する。そして、ステップ#197では、カウンタKの値が+mに等しいか否かの判定を行い、まだ等しくなっていない場合にはステップ#198でカウンタKの値を1カウントアップし、再びステップ#192へ移行し、新たなKの値に基づく相関演算を実行する。

0043

最終的には、ステップ#197でKの値が+mに等しくなった時点で、上記相関演算を終了し、相関度が1番大きい(U(K)の値が最小となる)場合のKの値を記憶しているdの値を基に、関数DR (d)から算出されるデフォーカス量DR を出力して、この検出動作を終了する。

0044

再び図2に戻って、上記の様にデフォーカス検出動作を終了すると、次のステップ#108で合焦か否かの判定を行い、合焦になっていない場合はステップ#109へ移行し、図1のフォーカスモータ駆動回路11を通してフォーカスモータ12への通電を行い、フォーカスレンズ21を上記デフォーカス量DR だけ駆動する。その後、前述したステップ#105〜#107のデフォーカス検出を再び行って、ステップ#108で合焦状態を確認すると、ステップ#110でフォーカス駆動を停止する事でフォーカス制御は終了する。

0045

尚、上記の説明ではセンサ群a,bについてのみ行ったが、センサ群c,dについても全く同じなので、ここでの説明は省略する。

0046

続く図3に示すステップ#111〜#114では、イメージセンサ16からの像データを基に振れ検出を行う。つまり、ステップ#111でセンサの蓄積制御、ステップ#112でセンサ像データの取り込み、ステップ#113で前回像データの記憶してあるフレームメモリデータとの相関演算、ステップ#114で最終的な動きベクトル量を求めるものであるが、その詳細な動作については図13及び図14のフローチャートを用いて説明する。

0047

まず、ステップ#200では、センサ駆動回路15を通してイメージセンサ16の蓄積制御を開始し、図1に示す光学系21,22,23、ミラー24,25、AF光学系26を通して被写体像の検出を行う。そして、次のステップ#201では、蓄積が完了したか否かの判定を行い、所定のレベルに達した事の検知により蓄積が完了したものとして、続くステップ#202にて、センサ駆動(蓄積)動作を停止する。

0048

ステップ#203〜#206では、図10に示したセンサ群aの画素データを順々に読み出す動作を開始する。まずステップ#203では、各画素番号を示す為のカウンタiを0にリセットし、次のステップ#204で、実際にビデオ信号処理回路17を通した各画素の輝度データをA/Dコンバータ18を通してデジタルデータに変換し、内部メモリSiに記憶する。続くステップ#205では、カウンタiの値がnに等しいか否かの判定を行い、等しくない場合にはステップ#206へ移行してカウンタiの値を1カウントアップし、再びステップ#204で次のセンサ画素データの取り込みを行う。また、ステップ#205でiの値がnに等しくなった時点でセンサ群aの全画素データの取り込み(デジタルデータへの変換)が終了したものとして、今度はステップ#207へ移行し、フレームメモリ19から前回サンプリング時の像データを内部メモリTiに転送する。ステップ#208〜#210では、iの値が0からn迄変化し、全画素データの転送を行う。

0049

次に、上記センサ群aの所定時間を隔てた2つの像データの相関関係から実際の被写体像の動きを検出する方法についての説明に移る。

0050

まず、図14のステップ#211では、実際に今回サンプリングで取り込んだセンサ群の像データSiと前回のサンプリングで取り込んだセンサ群bの像データTiとの相対的像ずらし量を設定する為の内部カウンタKに初期値として、−m(m>0)を設定し、次のステップ#212では、相関演算結果の比較データとしてのMsに対し、所定の初期値を代入する。続くステップ#213では、センサ群aの今回サンプリングと前回サンプリングの各画素データを記憶しているメモリSi,Tiとの間で、SのデータをTのデータに対し相対的にKだけずらした上で、対応する各画素毎の差分絶対値和をSに対してはSα+KからSβ+K、Tに対してはTαからTβまで、それぞれ演算を行い、その結果をM(K)として記憶する。

0051

次にステップ#214では、このM(K)の値を比較データMsと比較し、M(K)の値が小さい場合には、次のステップ#215でKの値を内部メモリSに記憶し、続くステップ#216でこのM(K)の値を比較データMsの中に代入する。次のステップ#217では、カウンタKの値が+mに等しいか否かの判定を行い、まだ等しくない場合にはステップ#218でカウンタKの値を1カウントアップし、再びステップ#212へ移行して新たなKの値に基づく相関演算を行う。

0052

最終的には、ステップ#217でKの値が+mに等しくなった時点で、上記相関演算を終了し、相関度が1番大きい(M(K)の値が最小となる)場合のKの値を記憶しているSの値が判明する。このSの値は、所定の時間間隔をおいた場合のセンサ群aでの被写体像移動量を表したもので、即ち、像の動きベクトル速度のx方向(ヨー方向)成分を示している。

0053

従って、ステップ#219でこのSの値を変数として関数Vx (S)よりx方向の振れ速度Vx を算出する。

0054

続いてステップ#220では、1回前のサンプリングタイミングで決定されている振れ速度Vx-1 を、ステップ#221でn回前のサンプリングタイミングで決定されている振れ速度Vx-n を、それぞれ読み出した後、ステップ#222では、このVx からn回前のVx-n の計(n+1)回の振れ速度の平均値を算出してVx とし、ステップ#223で最終的な今回のサンプリングで求まる像振れ動きベクトル平均値をメモリM(t)に設定して、最後にステップ#224で今回の像データを次回の振れ速度検出の為に、フレームメモリ19に記憶する。

0055

尚、y方向の振れ検出については、センサ群c又はdを用いて、x方向の処理と全く同様の方法で求める事が可能な為、ここでの説明は省略する。

0056

図3に戻り、ステップ#115では、カメラのスイッチSW2がONしているか否かの判定を行い、まだOFFの場合にはステップ#116で今度はスイッチSW1がONか否かの判定を行い、ONならば再びステップ#111へ移行して上記振れ検出動作を行うが、OFFならばSTART位置であるステップ#100へ戻る事になる。

0057

一方、ステップ#115でスイッチSW2(図1のスイッチ32)がONになっている場合は、撮影者がシャッタレリーズ操作を行ったものとしてステップ#117へ移行し、上述したイメージセンサ16の振れデータを基に、露光中の予測振れデータを算出する為の演算を開始する。

0058

ここで、実際の予測振れ補正データ演算について、図15及び図16のフローチャートを用いて説明する。

0059

まずステップ#230では、カメラ本体のモード設定手段10の撮影モードが特殊撮影モードの1つである流し撮りモード(一定速度で移動する被写体を実際にカメラ側も同じ速度で動かしながら、主被写体を静止させ背景を動かした様に撮影するモード)であるか否かの判定を行い、このモードが選択されている場合にはステップ#233へ移行し、ここで前述した方法で検出した像振れ動きベクトル速度M(t)の値を内部レジスタAに設定する。

0060

次のステップ#234では、予測振れ波形をメモリに記憶する為のアドレスカウンタPを0にリセットし、続くステップ#235で、上記像振れ動きベクトル速度のAの値と、実際に露光中に補正系を制御する場合のサンプリング間隔ts、及び、アドレスカウンタPの値を全て乗算した結果を内部メモリg(P)に設定する。これは、スイッチSW2がONする直前の平均的な像振れ移動速度を基に、単調的(一定の傾き)に増加/減少する予測振れ波形を作り出す事になる。次のステップ#236では、Pの値を1カウントアップし、続くステップ#237で、Pの値が所定値PMAX を超えているか否かの判定を行い、超えていない場合には再びステップ#235へ移行して次のPの値に相当する予測データをメモリg(P)に設定する。そして、Pの値がPMAX を超えた時点でこの動作を終了する。

0061

この様な方法で作成した予測振れ波形を示したのが図17であり、変位の傾きがM(t)になっている。この波形データを、後述する様に実際のシャッタレリーズタイミングに合わせて、メカニカル振れセンサ出力に加算し、その加算出力に応じて補正レンズ23を駆動する事になる。

0062

一方、ステップ#230で撮影モードが特殊モードの1つである流し撮りモードでない場合は、次にステップ#231に於て図2のステップ#104の測光,AE演算にて決定された撮影シャッタ秒時が、所定秒時Tsha より長いか否かの判定を行い、これが所定秒時Tsha より短い場合は、上述したステップ#233〜#237の動作を実行して、直線的に変位出力が変化する単純な予測振れ波形を作成する。これは、シャッタ秒時がある程度短い場合の予測波形は、特に複雑な波形にしなくても充分確率的に被写体振れ等を補正出来る事によるものである。

0063

また、ステップ#231で撮影シャッタ秒時が所定値Tsha より長い場合には、ステップ#232へ移行し、ここで図1の撮影レンズ系の焦点距離検出手段34の値が所定焦点距離fαより長いか否かの判定を行う。ここで撮影レンズ焦点距離がfαより長くない場合は、たとえシャッタ秒時が長くとも、焦点距離が短い為に上述した単純な予測振れ波形でも充分な被写体振れ補正が出来るものとして、ステップ#233以降へ移行する事になる。

0064

一方、上記ステップ#232で撮影レンズの焦点距離が所定値fαより長い場合には、使用シャッタ秒時も長く、焦点距離も長い為に、単純な予測振れ波形では充分な振れ補正効果が得られない可能性が有り、もう少し高度な予測振れ波形が必要となる。

0065

この場合の方法について、ステップ#238以降のフローチャートを用いて説明する。

0066

まずステップ#238では、前述した方法でイメージセンサ16にて検出した現時点での像振れ動きベクトル速度M(t)の値をAレジスタに転送し、同時にステップ#239,#240にて、このAレジスタの値を初期値として内部メモリMAX及びMINに設定する。次のステップ#241では、データアドレス設定用のカウンタi,jを0にリセットし、ステップ#242で今度はメモリM(t−i)の値(M(t),M(t−1),M(t−2),・・・M(t−m)の値を順に後述する方法で読み出す)をBレジスタに転送し、ステップ#243でこのBレジスタの値を内部メモリMAXと比較する。ここで、Bの値が内部メモリMAXより大きくない場合は、直接ステップ#246へ移行するが、大きい場合にまずステップ#244でBの値をMAXに代入し、又この時のデータアドレスカウンタiの値を内部Eレジスタに設定する。

0067

又、ステップ#246で、今度はBレジスタの値を内部メモリMINと比較し、これがMINより小さくない場合は直接ステップ#248へ移行するが、小さい場合にはステップ#247でBの値をMINに代入する。

0068

次に、図16のステップ#248では、このBレジスタの値がある所定値範囲(−△V〜+△V)内にあってほぼ0に近い値か否かを判定する。この値がほぼ0に等しくない場合はそのままステップ#251へ移行するが、ほぼ0に等しい場合は、まずステップ#249でデータアドレス設定用カウンタiの値をT(j)(最初の場合はT(0)になる)に設定し、次のステップ#250でjの値を1カウントアップする。続いてステップ#251では、現時点より前の動きベクトル速度データを参照する為に、データアドレス設定用カウンタiの値を1カウントアップし、次のステップ#252でiの値が所定値mより大きいか否かを判定を行う。iの値が所定値mよりまだ大きくない場合は、まだメモリM(t−i)に記憶してある像振れ動きベクトル速度の参照が全て完了していないものとしてステップ#242へ移行するが、iの値がmより大きい場合は全メモリM(t−i)データの参照が完了したものとして、ステップ#253へ移行する事になる。

0069

ここで、メモリM(t−i)の平均像移動速度が図18に示した様な、ある周期性を持った波形の場合、その波形の振幅は上記方法で求めた内部メモリMAX,MINに設定してあり、その周波数は動きベクトル速度がほぼ0となる2つのデータカウンタ値T(0),T(1)より、又位相成分はMAXの値となるデータカウンタ値Eの値からそれぞれ求まる事になる。実際、上記波形は、像の移動速度を表したものなので、予測振れ変位波形に変換する場合はその位相成分を90°遅らせる必要がある。

0070

従って、ステップ#253で、
2×(T(1)−T(0))
の計算から、予測サイン波形の周期時間Fを算出す、次のステップ#254で、予測波形記憶用メモリカウンタ値を0にリセットし、続くステップ#255で、予測振れ波形を以下の式
{(MAX+MIN)/2}sin2π{(P+E)/F}
で求め、この値を内部メモリg(P)に記憶する。ステップ#256で次のデータ設定の為にPの値を1カウントアップした後、ステップ#257でこのPの値が所定値PMAX より大きいか否かの判定を行う。従って、PがPMAX より大きくなる迄予測振れ波形データを順々に記憶している。

0071

全データの記憶が終了した時点で、前述の様な予測振れ補正データ演算を終了する。

0072

以上の様な方法で予測振れ補正データ演算を行った後、再び図3へ戻り、ステップ#118では、図1のメインミラー24,AF光学系用サブミラー25を駆動する。この時点でイメージセンサ16には、被写体光が全く入らなくなる。次にステップ#119では、実際に前述した予測振れ波形に基づき補正系を動かす事を示す内部フラグSHONを1とする。

0073

上記の様にSHONが1になると、一定時間周期ts毎に動作する図6のサンプリングタイマ割り込み処理動作では、ステップ#158からステップ#161へ移行し、ここではまず上述した方法で求まっている予測振れ波形データg(P)(初めはg(0))を、内部メモリGにセットし、次のステップ#162でこのGの値を上記ステップ#157以前で振れセンサ4及び6の出力から算出した補正系駆動データDの値と加算し、再びDレジスタに設定する。

0074

次のステップ#163では、このDの値をD/Aコンバータ3を通して出力する為、このDレジスタの値に比例したコイル電流駆動コイル14に流れ、補正レンズ23を所定量だけ駆動する事になる。最後にステップ#164では、次の波形データ読み出しの為にデータアドレスカウンタPの値を1カウントアップして、この割り込み処理動作を終了する。

0075

以上の様な方法で、露光開始前のイメージセンサ出力から求めた被写体振れ予測波形、及び、振れセンサ出力によって実際に補正光学系駆動開始した後、まず図3のステップ#120では、図1のシャッタ駆動回路35を介してシャッタユニット33の先幕駆動を開始し、次のステップ#122でシャッタ秒時を設定する為のタイマをスタートさせた後、上記タイマが設定シャッタ速度に対応する所定時間Tshに達したか否かの判定を行う。所定時間Tshを計時すると、今度はステップ#123でシャッタ後幕の駆動を開始し、続くステップ#124でシャッタ後幕が走行完了しているか否かの判定を行う。

0076

上記ステップ#124でシャッタ後幕走行の完了を検知すると、次のステップ#125でSHONフラグを0にリセットする為、図6のフローチャートで補正系駆動に対する予測振れデータの加算を停止する事になる。最後に、ステップ#126でメインミラー24,AFサブミラーを元の状態に復帰させた後、ステップ#127で所定量のフィルム給送を行ってレリーズシーケンスを終了する。

0077

この様に上記の実施の第1の形態では、カメラの動作状態により、イメージセンサから求まる予測振れ波形を変更する様にしている。

0078

(実施の第2の形態)次に、本発明の実施の第2形態に係るカメラの主要部分の動作について、図19及び図20のフローチャートを用いて説明を行う。尚、その他のカメラの動作や電気的及び機械的構成は上記実施の第1の形態と同様である為、省略する。

0079

まずステップ#260では、図6に示したサンプリングタイマ割り込み処理にて、振れセンサからの信号処理したハイパス演算結果(即ち、振れ速度出力)をAレジスタに転送する。次のステップ#261では、このAレジスタの値が所定値−αから+αの範囲内、即ち所定速度範囲内か否かの判定を行い、所定速度範囲内の場合は、撮影者自身が通常の撮影を試みているものとして、ステップ#269以降の実行を行う。

0080

ここで、図9のステップ#269から図20のステップ#288の動作については、図15のステップ#238から図16のステップ#257と全く同じであり、所定周期、所定振中の予測振れ波形データを演算/記憶する。

0081

一方、ステップ#261で振れセンサ出力が所定速度以上の場合には、次にステップ#262に移行し、今度はここで図6のフローチャートで演算実行した振れセンサ積分演算結果をBレジスタに転送する。次のステップ#263では、このBレジスタの値、即ち振れ変位出力が所定値−βから+βの範囲内にある場合には、やはり撮影者自身が通常の撮影を試みているものとして、ステップ#269以降を実行する。

0082

しかしながら、Bレジスタ出力が−βから+βの範囲内にない場合には、振れ速度/振れ変位共に所定レベルを越えており、この場合は明らかに撮影者自身が意図的にカメラを動かしている様な撮影(例えば流し撮り等)である可能性が高い為、ステップ#264以降の動作を実行する。図19のステップ#264〜#268の動作については、図15のステップ#233〜#237と全く同様であり、露光直前のイメージセンサ出力から単純に露光中の振れ出力を予測するようにしている。

0083

この様に本実施の第2の形態では、露光前のメカニカルな振れセンサ(撮影者自身の振れのみを検出可能)出力より、撮影者自身がどの様な撮影(静止しているのか動かしているのか等)を試みているのかを判断し、その状態によりイメージセンサからの露光中の予測方法を変更する様にしたものである。

0084

以上の実施の各形態によれば、イメージセンサによって検出出来る被写体像の動きから、カメラの撮影モードに応じた最適な予測振れパラメータを算出し、そのパラメータに応じて露光中の被写体振れを予測制御出来る為、いかなる場合でも最適な振れ補正が実現出来る。

0085

又、イメージセンサとは別に通常の撮影者自身の振れのみを検出するメカニカルセンサ出力を使用する事で、イメージセンサからの予測振れパラメータを変更し、そのパラメータに応じてカメラシャッタ露光中の被写体振れ予測制御出来る為、より高度/正確な振れ補正が実現出来る。
(発明と実施の形態の対応)上記実施の各形態において、イメージセンサ16,ビデオ信号処理回路17,A/Dコンバータ18,フレームメモリ19,動きベクトル検出回路20及び全体制御回路1が本発明の像振れ検出手段に相当し、全体制御回路1内の図3のステップ113の動作を実行する部分が本発明の像振れ予測手段に相当し、モード設定手段10が本発明の判別手段に相当し、全体制御回路1内の図15のステップ#230,#231,#232の判別を行う部分や、図19のステップ#261の判別を行う部分が本発明の像振れ予測変更手段に相当する。

0086

更に、振れセン4,6が本発明の慣性振れセンサに相当し、全体制御回路1内の図15のステップ#230,#231,#232の判別を行う部分や、図19のステップ#261の判別を行う部分、及び、図6のステップ#158以降の動作を実行する部分が本発明の像振れ制御手段に相当し、補正レンズ23,駆動回路13及びクチュエータコイル14が本発明の像振れ補正手段に相当する。

0087

以上が実施の形態の各構成と本発明の各構成の対応関係であるが、本発明は、これら実施の形態の構成に限定されるものではなく、請求項で示した機能、又は実施の形態がもつ機能が達成できる構成であればどのようなものであってもよいことは言うまでもない。

0088

(変形例)上記の実施の各形態においては、露光中は撮影光路から退避するミラーを具備した一眼レフカメラに適用した例を述べているが、本発明はこれに限定されるものではない。図1に示す様に防振システムを閉ループ構成とし、リアルタイムで防振制御を行っている場合、発振し易くなり、適正な防振制御ができなく場合があるが、この様な場合に上記の各実施例の様に像振れ予測を行い、これに基づいて露光中等においては防振制御を行う様にすれば、より適正な防振制御が可能となる。この様な点を考慮すれば、仮に露光中に撮影光路から退避するミラーを有していないカメラ、例えばレンズシャッタカメラや電子スチルカメラ等への適用であっても、その効果は絶大である。更には、その他の光学機器や他の装置、更には構成ユニットとしても適用することができるものである。

0089

また、慣性振れセンサとしては、角加速度計加速度計角速度計速度計角変位計、変位計、更には画像の振れ自体を検出する方法等、振れが検出できるものであればどの様なものであっても良い。

0090

また、像振れ補正手段としては、上記図5に示した様な光軸に垂直な面内で光学部材を動かすシスト光学系に限らず、可変頂角プリズム等の光束変更手段や、光軸に垂直な画面内で撮影面を動かすものであっても良い。

0091

更に、本発明は、以上の実施の各形態、又はそれらの技術を適当に組み合わせた構成にしてもよい。

発明の効果

0092

以上説明したように、本発明によれば、設定されるシャッタ速度の状態や、撮影レンズの焦点距離状態、更には、撮影モードが流し撮りモードであるかの状態に応じて、前記像振れ予測手段での像振れ予測の仕方を変更させたり、露光開始直前の前記慣性振れセンサの出力に応じて、つまり例えば振れ量が所定の値よりも大きいか否かで前記像振れ予測手段での像振れ予測の仕方を変更させると共に、カメラの露光中は、前記慣性振れセンサと前記像振れ予測手段の出力のうちの、少なくとも前記像振れ予測手段からの出力を前記像振れ補正手段に供給して像振れ補正を行わせるようにしている為、カメラの動作状態や振れの状態により、露光中の像振れ制御に最適な予測振れ波形を算出することが可能となる。

図面の簡単な説明

0093

図1本発明の実施の第1の形態に係るカメラの要部構成を示すブロック図である。
図2本発明の実施の第1の形態に係るカメラの一連の動作を示すフローチャートである。
図3図2の動作の続きを示すフローチャートである。
図4図1に示す振れセンサの一例として振動ジャイロを用いた時のその後段に配置されるフィルタ回路を示す回路図である。
図5本発明の実施の第1の形態に係る振れ補正系の構成例を示す斜視図である。
図6本発明の実施の第1の形態においてサンプリングタイマ割込み処理を示すフローチャートである。
図7本発明の実施の第1の形態においてハイパス演算時の動作を示すフローチャートである。
図8本発明の実施の第1の形態においてハイパス演算時と積分演算時の演算方法を説明する為の図である。
図9本発明の実施の第1の形態において瞳分割方式によるデフォーカス検知を行う為の光学系を示す図である。
図10図9の光学系を使用した際に得られる各方向のデフォーカス状態を示す図である。
図11図2に示したデフォーカス検出時の詳細な動作を示すフローチャートである。
図12図11の動作の続きを示すフローチャートである。
図13図3に示す振れ検出時の動作を示すフローチャートである。
図14図13の動作の続きを示すフローチャートである。
図15図3に示す予測振れ補正データ演算の動作を示すフローチャートである。
図16図15の動作の続きを示すフローチャートである。
図17図15及び図6の予測振れ補正データ演算の説明を助ける為の図である。
図18同じく図15及び図6の予測振れ補正データ演算の説明を助ける為の図である。
図19本発明の実施の第2の形態に係るカメラの予測振れ補正データ演算の動作を示すフローチャートである。
図20図19の動作の続きを示すフローチャートである。
図21従来の防振システムを具備したカメラの要部構成を示す図である。

--

0094

1 全体制御回路
4,6振れセンサ
10モード設定回路
13 振れ補正系駆動回路
14 補正系アクチュエータコイル
15センサ駆動回路
16イメージセンサ
17ビデオ信号処理回路
19フレームメモリ
20動きベクトル検出回路
23 振れ補正レンズ

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