JP2008026655A - Lens barrel, camera system, and angular velocity detecting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズ鏡筒、カメラシステム、及び、角速度の検出方法に関するものである。 The present invention relates to a lens barrel, a camera system, and an angular velocity detection method.
カメラ等の光学機器は、角速度センサの出力に応じてレンズ等を駆動するブレ補正装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、角速度センサは、カメラに備えられたシャッタやミラー等が作動する際の衝撃によってその検出精度が低下することがある。
本発明の課題は、角速度の検出精度の低下を防止できるレンズ鏡筒、カメラシステム、及び、角速度の検出方法を提供することである。
Here, the detection accuracy of the angular velocity sensor may decrease due to an impact when a shutter, a mirror, or the like provided in the camera is operated.
An object of the present invention is to provide a lens barrel, a camera system, and an angular velocity detection method that can prevent a decrease in angular velocity detection accuracy.
本発明は、以下の解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、撮影光学系を支持する鏡筒（７１）と、前記鏡筒を支持するレンズマウント（８１１）と、前記鏡筒の角速度を検出する角速度検出装置（１３）とを含み、前記角速度検出装置は、第１方向に所定の周波数で励振されるとともに、加えられた角速度に応じて前記第１方向と直交する第２方向に振動する振動子（２４）と、サンプリング周波数をｆｓとし、前記振動子の前記第１方向の周波数と前記第２の方向の周波数との差をｆｄとし、正の整数をｎとしたとき、ｆｓ＝２ｎ×ｆｄとなる前記サンプリング周波数ｆｓを用いて、前記振動子から出力される出力信号をサンプリングして順次にサンプリングされた前記出力信号を出力するサンプリング部（２１）と、前記サンプリング部から出力された出力信号のうち、順次に出力された複数個の前記出力信号に基づいて角速度を検出する検出部（２０）とを含むことを特徴とするレンズ鏡筒（３）である。
The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although it attaches | subjects and demonstrates the code | symbol corresponding to drawing which shows embodiment of this invention, it is not limited to this.
The invention of
請求項２の発明は、請求項１に記載されたレンズ鏡筒であって、前記検出部（２０）は、前記サンプリング部（２１）から順次に出力された偶数個の前記出力信号を平均化して角速度を検出することを特徴とするレンズ鏡筒（３）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載されたレンズ鏡筒であって、前記振動子（２４）は、単結晶材料を含むことを特徴とするレンズ鏡筒（３）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までの何れか１項に記載されたレンズ鏡筒であって、前記検出部（２０）により検出された前記角速度に基づいて像振れを補正する振れ補正光学系（９）を含むことを特徴とするレンズ鏡筒（３）である。
A second aspect of the present invention is the lens barrel according to the first aspect, wherein the detection unit (20) averages an even number of the output signals sequentially output from the sampling unit (21). The lens barrel (3) is characterized in that the angular velocity is detected.
A third aspect of the invention is the lens barrel according to the first or second aspect, wherein the vibrator (24) includes a single crystal material. is there.
A fourth aspect of the present invention is the lens barrel according to any one of the first to third aspects, wherein image blur is corrected based on the angular velocity detected by the detection unit (20). A lens barrel (3) including a shake correction optical system (9).
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までの何れか１項に記載されたレンズ鏡筒（３）と、前記レンズ鏡筒が取付けられるカメラ本体（２）とを含むことを特徴とするカメラシステム（１）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項３までの何れか１項に記載されたレンズ鏡筒（３）と、前記レンズ鏡筒が取付けられるカメラ本体（２ａ）とを含み、前記カメラ本体は、前記検出部（２０）により検出された前記角速度に基づいて移動することにより像ブレを補正する撮像素子（４）を含むことを特徴とするカメラシステム（１ａ）である。
請求項７の発明は、請求項１から請求項３までの何れか１項に記載されたレンズ鏡筒（３）と、前記レンズ鏡筒が取付けられるカメラ本体（２ｂ）とを含み、前記カメラ本体は、前記検出部（２０）により検出された前記角速度に基づいて画像処理をすることにより像ブレを補正する信号処理部（１１ｂ）を含むことを特徴とするカメラシステム（１ｂ）である。
The invention of
The invention of claim 6 includes the lens barrel (3) according to any one of
The invention of
請求項８の発明は、撮影光学系を支持する鏡筒（７１）と、前記鏡筒の角速度を検出する角速度検出装置（１３）とを含み、前記角速度検出装置は、第１方向に所定の周波数で励振されるとともに、加えられた角速度に応じて前記第１方向と直交する第２方向に振動する振動子（２４）と、サンプリング周波数をｆｓとし、前記振動子の前記第１方向の周波数と前記第２の方向の周波数との差をｆｄとし、正の整数をｎとしたとき、ｆｓ＝２ｎ×ｆｄとなる前記サンプリング周波数ｆｓを用いて、前記振動子から出力される出力信号をサンプリングして順次にサンプリングされた前記出力信号を出力するサンプリング部（２１）と、前記サンプリング部から出力された出力信号のうち、順次に出力された複数個の前記出力信号に基づいて角速度を検出する検出部（２０）とを含み、前記鏡筒は、前記検出部が検出した前記角速度に基づいて三脚振れを補正するか否かを決定するスイッチを含むことを特徴とするレンズ鏡筒である。 The invention of claim 8 includes a lens barrel (71) that supports the photographing optical system and an angular velocity detection device (13) that detects an angular velocity of the lens barrel, and the angular velocity detection device has a predetermined value in the first direction. A vibrator (24) that is excited at a frequency and vibrates in a second direction orthogonal to the first direction according to an applied angular velocity, and a sampling frequency is fs, and the frequency of the vibrator in the first direction And sampling the output signal output from the transducer using the sampling frequency fs, where fs = 2n × fd, where fd is the difference between the frequency in the second direction and n is a positive integer. A sampling unit (21) for outputting the output signals sequentially sampled, and an angular velocity based on a plurality of the output signals sequentially output among the output signals output from the sampling unit. The lens barrel includes a switch for determining whether to correct tripod shake based on the angular velocity detected by the detection unit. It is.
請求項９の発明は、撮影光学系を支持する鏡筒（７１）と、前記鏡筒が取付けられるカメラ本体（２）と、前記鏡筒又は前記カメラ本体の角速度を検出する角速度検出装置（１３）とを含み、前記角速度検出装置は、第１方向に所定の周波数で励振されるとともに、加えられた角速度に応じて前記第１方向と直交する第２方向に振動する振動子（２４）と、サンプリング周波数をｆｓとし、前記振動子の前記第１方向の周波数と前記第２の方向の周波数との差をｆｄとし、正の整数をｎとしたとき、ｆｓ＝２ｎ×ｆｄとなる前記サンプリング周波数ｆｓを用いて、前記振動子から出力される出力信号をサンプリングして順次にサンプリングされた前記出力信号を出力するサンプリング部（２１）と、前記サンプリング部から出力された出力信号のうち、順次に出力された複数個の前記出力信号に基づいて角速度を検出する検出部（２０）とを含み、前記カメラ本体は、前記検出部が検出した前記角速度に基づいて三脚振れを補正するか否かを決定するスイッチ（７５）を含むことを特徴とするカメラシステム（１）である。 The invention of claim 9 includes a lens barrel (71) that supports the photographing optical system, a camera body (2) to which the lens barrel is attached, and an angular velocity detection device (13) that detects the angular velocity of the lens barrel or the camera body. The angular velocity detecting device is excited at a predetermined frequency in the first direction and vibrates in a second direction orthogonal to the first direction according to the applied angular velocity. When the sampling frequency is fs, the difference between the frequency in the first direction and the frequency in the second direction of the vibrator is fd, and a positive integer is n, the sampling is fs = 2n × fd. A sampling unit (21) that samples an output signal output from the vibrator using the frequency fs and outputs the output signal sequentially sampled, and an output signal output from the sampling unit. A detection unit (20) for detecting an angular velocity based on a plurality of the output signals sequentially output, wherein the camera body corrects tripod shake based on the angular velocity detected by the detection unit It is a camera system (1) characterized by including the switch (75) which determines whether to do.
請求項１０の発明は、レンズマウント（８１１）を用いて撮影光学系（９）を支持する鏡筒（７１）を支持するステップと、第１方向に所定の周波数で励振するとともに、前記鏡筒に加えられた角速度に応じて前記第１方向と直交する第２方向に振動する振動子（２４）から出力される出力信号をサンプリングして順次にサンプリングされた前記出力信号を出力させるステップと、サンプリング周波数をｆｓとし、前記振動子の前記第１方向の周波数と前記第２の方向の周波数との差をｆｄとし、正の整数をｎとしたとき、ｆｓ＝２ｎ×ｆｄとなる前記サンプリング周波数ｆｓを用いて、前記振動子から出力される出力信号をサンプリングして順次にサンプリングされた前記出力信号を出力するステップと、順次に出力された複数個の前記出力信号に基づいて角速度を検出するステップとを含むことを特徴とする角速度の検出方法である。
なお、符号を付して説明した構成は適宜変更してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a step of supporting a lens barrel (71) for supporting a photographing optical system (9) using a lens mount (811), exciting at a predetermined frequency in a first direction, and the lens barrel. Sampling an output signal output from the vibrator (24) oscillating in a second direction orthogonal to the first direction in accordance with the angular velocity applied to the output signal, and sequentially outputting the sampled output signal; When the sampling frequency is fs, the difference between the frequency in the first direction and the frequency in the second direction of the vibrator is fd, and the positive integer is n, the sampling frequency is fs = 2n × fd. sampling the output signal output from the transducer using fs and sequentially outputting the sampled output signal; and sequentially outputting the plurality of output signals. A method of detecting an angular velocity, which comprises the steps of detecting an angular velocity based on a signal.
Note that the configuration described with reference numerals may be changed as appropriate, or at least a part of the configuration may be replaced with another component.
以上説明したように、本発明は、サンプリング周波数ｆｓを周波数ｆｄの２ｎ倍としたから、振動子の出力に含まれるノイズを低減でき、角速度の検出精度の低下を防止できる。 As described above, according to the present invention, since the sampling frequency fs is 2n times the frequency fd, noise included in the output of the vibrator can be reduced, and a decrease in angular velocity detection accuracy can be prevented.
以下、図面を参照して、本発明のカメラシステムの実施形態をあげて、さらに詳しく説明する。
［実施形態］
図１は、実施形態に係るカメラシステムの構成を示すブロック図である。
実施形態のカメラシステム１は、カメラ本体２及びレンズ鏡筒３と、支持脚８１とを備え、レンズ鏡筒３がカメラ本体２に対し着脱可能に装着されたレンズ交換式のカメラである。支持脚８１は、例えば、三脚でもよいし、一脚でもよい。
Hereinafter, the embodiment of the camera system of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
[Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a camera system according to the embodiment.
The
カメラ本体２は、撮像素子４、クイックリターンミラー５、シャッタユニット６、レリーズスイッチ７、三脚防振スイッチ７５及びボディ側ＣＰＵ８を備えている。
撮像素子４は、後述するレンズ鏡筒３に備えられたレンズが結像した被写体像を電気信号に変換して出力する光−電気変換素子である。撮像素子４は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を使用することができる。
クイックリターンミラー５は、撮像素子４よりも光軸方向対物側に設けられ、レンズを通過した被写体像光を、例えば、その上方に配置された図示しないプリズムに反射するものである。このクイックリターンミラー５は、後述するレリーズスイッチ７からの入力に応じて駆動され、その一端に備えられた軸部回りに回転するようになっている。
The
The
The
シャッタユニット６は、撮像素子４とクイックリターンミラー５との間に配置されている。シャッタユニット６は、クイックリターンミラー５と同様にレリーズスイッチ７からの入力に応じて図示しないシャッタ羽根が駆動され、カメラシステム１は、これによって撮像素子４に対して被写体像光が露光される。
レリーズスイッチ７は、例えば、カメラ本体２の表面に設けられた押しボタンである。
The shutter unit 6 is disposed between the
The
三脚防振スイッチ７５は、三脚等の支持脚を使用するときに、支持脚に起因して生じるブレ（以下、三脚ブレと称する）を補正するモードと、三脚ブレを補正しないモードとを切り替えるためのものである。
ボディ側ＣＰＵ８は、後述するレンズ鏡筒３に備えられたレンズ側ＣＰＵ２０と通信を行う部分である。このボディ側ＣＰＵ８とレンズ側ＣＰＵ２０との通信は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３とを接続するマウント部に設けられた図示しないマウント接点を介して行われる。
The tripod
The body side CPU 8 is a part that communicates with a
レンズ鏡筒３は、例えば、超望遠レンズである。レンズ鏡筒３の撮影光学系（図示せず）は、例えば、最大焦点距離１００〜２００ｍｍ以上、Ｆ値＝２．８以上である。
レンズ鏡筒３は、ブレ補正レンズ９、ボイスコイルモータ１０（ＶＣＭ１０）、ＶＣＭ駆動ドライバ１１、位置検出部１２、角速度センサ１３、ＬＰＦ１４、アンプ１５、ブレ補正スイッチ１６、距離エンコーダ１７、ズームエンコーダ１８、ＥＥＰＲＯＭ１９、レンズ側ＣＰＵ２０、鏡筒７１とマウント８１１とを備えている。
鏡筒７１は、例えば、合成樹脂材料によって略円筒形状に形成されたレンズ鏡筒３のボディである。
ブレ補正レンズ９は、鏡筒７１に収容された撮影光学系の一部である。このブレ補正レンズ９は、レンズ鏡筒３の鏡筒７１に固定された図示しない固定部に対し、その光軸と直交する平面内でシフト（スライド）可能に設けられた支持部９ａに装着されている。
マウント８１１は、レンズ鏡筒３を支持脚８１に取付けるためのものである。
The
The
The
The blur correction lens 9 is a part of the photographing optical system housed in the
The
ＶＣＭ１０は、ブレ補正レンズ９を保持した支持部９ａを、光軸と直交する平面内において直交する２軸方向に駆動するものである。
ＶＣＭ駆動ドライバ１１は、後述するレンズ側ＣＰＵ２０に備えられた追従制御演算部２３からの出力に応じてＶＣＭ１０に対する電気の供給を行う部分である。
位置検出部１２は、例えば、ＰＳＤ等の位置検出素子を含み、支持部９ａの固定部に対する位置を検出するようになっている。
ＶＣＭ１０及び位置検出部１２は、それぞれ光軸回りに、例えば、９０°離間した状態で一組設けられている。
The VCM 10 drives the support portion 9a holding the blur correction lens 9 in two orthogonal directions in a plane orthogonal to the optical axis.
The VCM drive driver 11 is a part that supplies electricity to the
The
One set of the
角速度センサ１３は、例えば、カメラシステム１による画像撮影時に撮影者の手ブレ、三脚ブレ等に起因して発生する角速度を検出して出力するものである。この角速度センサ１３は、図示しないフレキシブルプリント基板にマウントされており、レンズ鏡筒３に対して、例えば、両面テープによって貼付されている。
角速度センサ１３も、前述のＶＣＭ１０及び位置検出部１２と同様に光軸回りに、例えば、９０°離間した状態で一組設けられており、それぞれ、ピッチング方向、ヨーイング方向の角速度を検出して出力するようになっている。
ＬＰＦ１４は、角速度センサ１３の出力のうち、ブレ補正レンズ９の駆動制御に不要な高周波成分を除去するものである。
アンプ１５は、角速度センサ１３の出力を後述するレンズ側ＣＰＵ２０がＡＤ変換を行う際に必要なゲインまで増幅処理してレンズ側ＣＰＵ２０に出力するものである。
The
Similarly to the
The LPF 14 removes a high frequency component unnecessary for driving control of the shake correction lens 9 from the output of the
The amplifier 15 amplifies the output of the
ブレ補正スイッチ１６は、ブレ補正制御を行うか否かを撮影者が選択して入力する操作部であり、例えば、鏡筒７１の外周面に設けられている。
カメラシステム１は、このブレ補正スイッチ１６がオンの状態のときにレリーズスイッチ７が半押し操作されると、この入力に応じてブレ補正レンズ９を光軸に直交する平面内で駆動して撮影時等における手ブレや三脚ブレ等の影響を軽減するブレ補正制御を行うようになっている。
これに対し、カメラシステム１は、ブレ補正スイッチ１６がオフの状態のとき、ブレ補正レンズ９をその光軸と図示しない他のレンズ群の光軸とが一致する位置に電磁的に保持するようになっている。
The
When the
On the other hand, the
距離エンコーダ１７は、レンズ鏡筒３に備えられた図示しないフォーカスレンズ群の光軸上の位置情報を取得するものである。
ズームエンコーダ１８は、レンズ鏡筒３に備えられた図示しないズームレンズ群の焦点距離情報を取得するものである。
ＥＥＰＲＯＭ１９は、レンズ鏡筒３に備えられたブレ補正レンズ９を含むレンズの固有情報を保持する記憶媒体である。
The
The
The
レンズ側ＣＰＵ２０は、角速度センサ１３の出力に応じてＶＣＭ駆動ドライバ１１を制御する情報処理部である。
レンズ側ＣＰＵ２０は、サンプリング部２１、目標駆動位置演算部２２及び追従制御演算部２３を含んでいる。
サンプリング部２１は、角速度センサ１３のアナログ出力をサンプリングしてデジタル信号に変換するものである。このサンプリング部２１の出力に応じてレンズ側ＣＰＵ２０が行う演算については、後に詳しく説明する。
The
The
The
目標駆動位置演算部２２は、角速度センサ１３の出力に応じてブレ補正レンズ９の目標駆動位置を算出する部分である。この目標駆動位置演算部２２は、目標駆動位置を算出する際、距離エンコーダ１７から得られるフォーカスレンズ群の光軸上の位置情報、ズームエンコーダ１８から得られるズームレンズの焦点距離情報、及び、ＥＥＰＲＯＭ１９から得られるレンズの固有情報を参照する。
追従制御演算部２３は、目標駆動位置演算部２２で得られた目標駆動位置にブレ補正レンズ９が駆動されるように、ＶＣＭ駆動ドライバ１１に対し信号を出力する部分である。
前述の位置検出部１２の出力は、この追従制御演算部２３にフィードバックされ、追従制御演算部２３は、位置検出部１２から出力されたブレ補正レンズ９の現在位置、及び、目標駆動位置演算部２２によって算出されたブレ補正レンズ９の駆動目標位置に基づいてＶＣＭ１０に対する電気の供給量等を演算してＶＣＭ駆動ドライバ１１に信号を出力するようになっている。
The target drive
The follow-up
The output of the
次に、角速度センサ１３の作動原理について簡単に説明する。
図２は、図１のカメラシステムに備えられた角速度センサを示す図であり、（ａ）、（ｂ）は、それぞれ斜視図、検出軸に直交する断面の断面図を示している。
角速度センサ１３は、例えば、単結晶の水晶によって形成された振動子２４の固有振動を利用した公知の振動式ジャイロセンサである。
振動子２４は、その検出軸Ａの軸線方向の両端部が支持ワイヤ２５によって支持されるとともに、検出軸線方向の中間部に配置された駆動電極２６に電気が供給されている。振動子２４は、圧電効果によって角速度が加わらない状態であっても検出軸の軸線方向に対し直交する方向（図２において矢印Ｐで示す方向）に振動（一次振動）している。この一次振動の周波数は、特に限定されないが、本実施形態において、例えば、３０ＫＨｚに設定されている。
Next, the operating principle of the
2A and 2B are diagrams showing an angular velocity sensor provided in the camera system of FIG. 1, and FIGS. 2A and 2B are a perspective view and a cross-sectional view of a cross section orthogonal to the detection axis, respectively.
The
The
振動子２４は、撮影時における撮影者の手ブレや三脚ブレ等に起因する角速度ωがカメラ本体２、レンズ鏡筒３に加わると、一次振動の振動方向Ｐ及び検出軸Ａに直交する方向にコリオリの力が加わる。これにより、振動子２４は、一次振動に直交する方向（図２において矢印Ｓで示す方向）に振動（二次振動）が発生する。
角速度センサ１３は、図示しない検出電極を備えており、磁気センサによってこの二次振動をモニタすることによってカメラシステム１に加わった角速度を検出するようになっている。
When an angular velocity ω caused by a camera shake or tripod blur at the time of shooting is applied to the
The
角速度センサ１３の振動子２４は、一次振動の共振振動数に対し二次振動の共振周波数が、例えば、１％から２％程度低く設定されている。この振動子２４の一次振動の共振振動数と二次振動の共振周波数との差に相当する周波数は、離調周波数と称されている。
本実施形態の振動子２４の一次振動の共振周波数は、例えば、３０ＫＨｚに設定されており、離調周波数は、例えば、その１％に相当する、例えば、３００Ｈｚに設定されている。
ここで、水晶等によって形成された振動子２４を備える角速度センサ１３は、一次振動の振動方向に衝撃が加わると、その衝撃波に起因して振動子２４の振動方向が離調周波数の周期で変化するという性質を備えている。具体的に説明すると、振動子２４は、このような衝撃が加わると一次振動の方向の振動成分と２次振動の方向の振動成分とが合成された振動パターンと、一次振動の方向の振動成分のみの振動パターンとが離調周波数の周期で交互に現れる（図２（ｂ）参照）。
The
The resonance frequency of the primary vibration of the
Here, in the
このカメラシステム１は、例えば、撮影時に撮影者がレリーズスイッチ７を操作すると、クイックリターンミラー５やシャッタ羽根が駆動される。カメラシステム１は、このクイックリターンミラー５やシャッタ羽根の動作による衝撃の振動波（衝撃波）が、カメラ本体２やレンズ鏡筒３のボディを介して角速度センサ１３に伝搬する。
In the
角速度センサ１３の振動子２４は、このような衝撃波が加わると、前述のように離調周波数の振動周期で振動パターンが変化する。
このときの振動子２４は、二次振動の方向の振動を含むので、レンズ側ＣＰＵ２０のサンプリング部２１は、手ブレや三脚ブレ等に起因して振動子２４の振動方向が変化するときと同様に、衝撃に起因して振動子２４の振動方向が変化した際の角速度センサ１３の出力をサンプリングする。
この結果、ブレ補正レンズ９は、本来の手ブレや三脚ブレ等に起因するブレ補正制御以外の不要なブレ補正制御が行われ、衝撃に起因する角速度センサ１３の出力は、レンズ側ＣＰＵ２０に対するノイズとして作用する。
本実施形態のカメラシステム１は、レンズ側ＣＰＵ２０が行うサンプリングデータの演算処理において、このノイズの影響を低減するようになっている。
以下、レンズ側ＣＰＵ２０が行う演算処理について説明する。
When such a shock wave is applied to the
Since the
As a result, the blur correction lens 9 is subjected to unnecessary blur correction control other than the blur correction control caused by the original camera shake, tripod blur, etc., and the output of the
The
Hereinafter, calculation processing performed by the lens-
図３は、図１のカメラシステムに備えられたレンズ側ＣＰＵのアルゴリズムを示すブロック図である。
図４は、角速度センサの出力の取得パターンを時間軸に沿って示す図である。
前述のように、ＶＣＭ１０は、支持部９ａを直交する２軸方向に駆動するようになっている。以下、この直交する２軸をそれぞれＸ軸及びＹ軸と称して説明する。
図４に示すように、レンズ側ＣＰＵ２０は、角速度センサ１３からＸ軸方向及びＹ軸方向に関するブレ情報（Ｘａｄ、Ｙａｄ）を取得してブレ補正レンズ９を駆動するための駆動デューティに変換（演算）して出力（Ｘｐｗｍ、Ｙｐｗｍ）する。
このレンズ側ＣＰＵ２０が行う演算は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向についてそれぞれ交互に行われる。
FIG. 3 is a block diagram showing an algorithm of the lens side CPU provided in the camera system of FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an acquisition pattern of the output of the angular velocity sensor along the time axis.
As described above, the
As shown in FIG. 4, the lens-
The calculations performed by the
ここで、サンプリング部２１が行うサンプリングの周波数ｆｓは、振動子２４の離調周波数ｆｄの２倍となっている。したがって、サンプリング部２１は、振動子２４が１周期分振動する間、２個のブレ情報を角速度センサ１３からサンプリングするようになっている。
レンズ側ＣＰＵ２０が行う演算は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向についてそれぞれ交互に行われるので、Ｘ軸方向の演算周期とＹ軸方向の演算周期とを足したトータルの演算周期の逆数は、振動子２４の離調周波数と一致する。
Here, the sampling frequency fs performed by the
Since the calculations performed by the
レンズ側ＣＰＵ２０がＸ軸方向の駆動量（Ｘｐｗｍ）を演算する際、サンプリング部２１は、Ｘ軸方向のブレ情報（Ｘａｄ）と併せてＹ軸方向のブレ情報（Ｙａｄ）を角速度センサ１３からサンプリングし、レンズ側ＣＰＵ２０がＹ軸方向の駆動量（Ｙｐｗｍ）を演算する際にも、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のブレ情報（Ｘａｄ、Ｙａｄ）を併せてサンプリングする。
そして、レンズ側ＣＰＵ２０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の一方のブレ情報Ｚと、この直前に取得したブレ情報Ｚ-1とを足し、これらを２で除した（割った）値をサンプリングデータとして目標駆動位置演算部２２にデジタル出力する（図３参照）。
When the
Then, the lens-
以下、上記処理を図４を用いて具体的に説明すると、例えば、Ｙ軸方向のブレ補正レンズ９の駆動量（Ｙｐｗｍ（ｎ））は、このＹ軸方向の駆動量を演算するときに取得したＹ軸方向のブレ情報（Ｙａｄ（ｎ））と、このＹ軸方向の演算を行う直前に行ったＸ軸方向の演算の際に取得したＹ軸方向のブレ情報（Ｙａｄ（ｎ−１））とを平均化して算出される。
レンズ側ＣＰＵ２０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向について交互に演算を行うので、上述したＹ軸方向の駆動量（Ｙｐｗｍ（ｎ））を演算した後、Ｘ軸方向のブレ補正レンズ９の駆動量（Ｘｐｗｍ（ｎ＋１））を演算する。
このＸ軸方向の駆動量（Ｘｐｗｍ（ｎ＋１））は、このときに取得したＸ軸方向のブレ情報（Ｘａｄ（ｎ＋１））と、このＸ軸方向の演算を行う直前に行ったＹ軸方向の演算の際に取得したＸ軸方向のブレ情報（Ｘａｄ（ｎ））とが平均化されて算出される。
レンズ側ＣＰＵ２０は、以降も同様の処理を繰り返し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の演算を交互に繰り返し行い、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のブレ補正レンズ９の駆動量を算出する。
Hereinafter, the above process will be described in detail with reference to FIG. 4. For example, the drive amount (Ypwm (n)) of the blur correction lens 9 in the Y-axis direction is obtained when calculating the drive amount in the Y-axis direction. Y-axis direction blur information (Yad (n)) and Y-axis direction blur information (Yad (n-1)) acquired during the X-axis direction calculation performed immediately before the Y-axis direction calculation is performed. ) Is averaged.
Since the lens-
The drive amount (Xpwm (n + 1)) in the X-axis direction is the shake information (Xad (n + 1)) in the X-axis direction acquired at this time, and the Y-axis direction drive performed immediately before the calculation in the X-axis direction. The blur information (Xad (n)) in the X-axis direction acquired at the time of calculation is averaged and calculated.
The lens-
図５は、レンズ側ＣＰＵ２０のサンプリング処理前後のデータの関係を示すグラフであり、（Ｘ）、（Ｙ）は、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向のデータを示すグラフである。
図５に示すグラフは、角速度センサ１３の振動子２４が衝撃に起因して振動した際の波形を示しており、時間の経過に伴って振幅が減衰する減衰正弦波形になっている。また、その周波数は、前述のように振動子２４の離調周波数と同じである。以下、離調周波数の逆数であるこの振動の周期を周期Ｔｄと称して説明する。
前述のようにサンプリング周波数ｆｓは、離調周波数の２倍に設定されているので、サンプリング周期Ｔｓは、周期Ｔｄの半分である。
この図５に示すＸ軸方向の出力Ｘｐｗｍ（ｎ＋１）は、この出力Ｘｐｗｍ（ｎ＋１）を演算する際に得られた角速度センサ１３の出力Ｘａｄ（ｎ＋１）と、この直前にＹ軸方向の出力Ｙｐｗｍ（ｎ）を演算する際に得られた角速度センサ１３のＸ軸方向の出力Ｘａｄ（ｎ）とを平均化して演算される。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between data before and after the sampling processing of the
The graph shown in FIG. 5 shows a waveform when the
As described above, since the sampling frequency fs is set to twice the detuning frequency, the sampling period Ts is half of the period Td.
The output Xpwm (n + 1) in the X-axis direction shown in FIG. 5 is the output Xad (n + 1) of the
角速度センサ１３から出力されるノイズ成分のオリジナルの波形は、略正弦波状であるので、１周期分の時間Ｔｄ内においてこの時間の半分の時間Ｔｓ離間する２点のデータを平均化して得られたデータは、図５に示すように、オリジナルの波形よりも振幅が小さな波形となる。
レンズ側ＣＰＵ２０は、図５において示される平均化処理後のデータをブレ情報とし、この演算後のブレ情報に基づいてブレ補正レンズ９の駆動量を演算する。
Since the original waveform of the noise component output from the
The
以上、説明したように、本実施形態のカメラシステム１によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）サンプリング部２１のサンプリング周波数ｆｓを角速度センサ１３の振動子２４の離調周波数ｆｄの２倍とし、かつ、サンプリング時の角速度センサ１３の出力、及び、１ステップ前の角速度センサ１３の出力の２つを平均化してサンプリングデータを生成するから、衝撃等に起因して発生するノイズの影響を低減することができる。したがって、ブレ補正レンズ９の駆動量の演算を確実に行うことができる。
さらに、撮影者の手ブレや三脚ブレ等に起因して振動子２４の振動パターンが変化する際の周波数は、条件にもよるが、例えば、数１０Ｈｚ程度であり、サンプリング周波数（６００Ｈｚ）に比べ低い。したがって、手ブレや三脚ブレ等に起因する振動は、平均化処理の影響を受け難く、ブレ補正装置の本来の目的である手ブレや三脚ブレ等の影響を低減するという機能を損なうことがない。
As described above, according to the
(1) The sampling frequency fs of the
Furthermore, the frequency at which the vibration pattern of the
（２）レンズ側ＣＰＵ２０のアルゴリズムによってノイズの影響を低減できるので、例えば、角速度センサ１３をゴムブッシュ等を介して装着して機械的にノイズの影響を低減する場合に比べ、部品点数が増加しないのでカメラシステム１を小型化でき、コスト的にも有利である。また、カメラシステム１は、レンズ側ＣＰＵ２０と同様の処理を行うＣＰＵをカメラ本体２に設けてもよく、さらに、レンズ側ＣＰＵ２０に換えてボディ側ＣＰＵ８がレンズ側ＣＰＵ２０が行う各処理を行ってもよい。
（３）一組の角速度センサ１３の一方の方向のブレ情報を取得する際に他方の方向のブレ情報を合わせて取得し、この一方の方向のブレ情報を演算する際、１ステップ前（他方の方向の演算時）に取得した一方の方向のデータを使用するので、演算処理を高速に行うことができる。
なお、例えば、Ｘ軸方向のブレ情報を取得する際にこのＸ軸方向のブレ情報のみを取得し、平均化処理時に２ステップ前のデータを使用することも可能である。しかし、この場合には、実施形態に比べ演算周期を倍にする必要が生じる。
(2) Since the influence of noise can be reduced by the algorithm of the
(3) When acquiring blur information in one direction of the set of
For example, when acquiring blur information in the X-axis direction, it is also possible to acquire only the blur information in the X-axis direction and use the data two steps before in the averaging process. However, in this case, it is necessary to double the operation cycle as compared with the embodiment.
（４）角速度センサ１３の振動子２４は、その個体差によって離調周波数にばらつきがあるが、サンプリング周波数ｆｓをチューニングすることによって、容易にノイズの影響を低減することができる。
また、仮にこのようなチューニングを行わないとしても、離調周波数のばらつきは、例えば、数Ｈｚから数十Ｈｚ程度であるので、ノイズの影響を低減することは可能である。
図６は、サンプリング周波数が振動子２４の離調周波数の２倍よりもわずかに低い場合における、サンプリング処理の処理前後のデータの関係を示すグラフである。
この場合、サンプリングのタイミングが、時間の経過にしたがって波形のピークよりも遅れる傾向にあるが、処理後のデータによれば、確実にノイズの影響を低減できる。
(4) The
Even if such tuning is not performed, the variation of the detuning frequency is, for example, about several Hz to several tens Hz, so that it is possible to reduce the influence of noise.
FIG. 6 is a graph showing the relationship of data before and after the sampling process when the sampling frequency is slightly lower than twice the detuning frequency of the
In this case, the sampling timing tends to be delayed from the peak of the waveform with the passage of time. However, according to the processed data, the influence of noise can be reliably reduced.
（５）更に、本実施形態に係るカメラシステムでは、離調周波数を用いた演算をするＣＰＵ２０とＬＰＦ１４とを含むので、両者を組合せてシステム設計を行うことができ、設計の自由度が向上する。このため、静止画撮影のみ、又は、動画撮影のみのカメラシステムだけでなく、静止画及び動画を撮影し得るカメラシステムにおいても容易に設計を行うことができる。
また、カメラシステム１の三脚防振スイッチ７５を用いることにより、三脚振れなどにより生じた像振れを補正するか否かの操作をすることができる。なお、三脚防振スイッチ７５は、カメラ本体２に設けてもよいし、レンズ鏡筒３に設けられていてもよい。
(5) Furthermore, since the camera system according to the present embodiment includes the
Further, by using the
図７は別の実施形態に係るカメラシステムの構成を示すブロック図である。以下の説明において上述した実施形態と同様の構成については同様の符号を付し重複説明を省略する。
図７において、カメラシステム１ａのカメラ本体２ａは、追従制御演算部２３から出力された信号に基づいて撮像素子４を駆動する撮像素子駆動部１１ａと、撮像素子４の位置を検出し、検出した出力を追従制御演算部２３に供給する撮像素子位置検出部１２ａとを有する。なお、目標駆動位置演算部２２、追従制御演算部２３は、ブレ補正レンズではなく撮像素子４に対して所定の制御を行うものである。
本実施形態に係るカメラシステム１ａは、撮像素子駆動部１１ａおよび撮像素子位置検出部１２ａを用いて撮像素子４を駆動することにより三脚振れ等により生じた像振れを補正することができる。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a camera system according to another embodiment. In the following description, the same configurations as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
In FIG. 7, the
The
図８は更に別の実施形態に係るカメラシステムの構成を示すブロック図である。
図８において、カメラシステム１ｂのカメラ本体２ｂは、追従制御演算部２３から出力された信号に基づいて撮像素子４から得られた画像情報を信号処理するとともに、信号処理結果を追従制御演算部２３にフィードバックする信号処理部１１ｂを有する。なお、目標駆動位置演算部２２、追従制御演算部２３は、ブレ補正レンズではなく画像情報に対して、所定の制御を行うものである。
本実施形態に係るカメラシステム１ｂは、信号処理部１１ｂを用いて画像情報を信号処理することにより三脚振れ等により生じた像振れを補正することができる。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a camera system according to still another embodiment.
In FIG. 8, the
The
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）本実施形態のカメラシステムは、デジタルカメラであったが、これに限らず、例えば、銀塩フィルムを使用するフィルムカメラ、動画を撮影するムービーカメラであってもよい。またレンズ鏡筒は、望遠鏡、双眼鏡等に備えられたものであってもよい。
（２）実施形態のサンプリング周波数は、離調周波数の２倍であったが、２の倍数であればこれに限らず、例えば、４倍であってもよい。この場合であっても、４個のブレ情報を平均化処理することによって、ノイズの影響を低減することができる。
(Deformation)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the technical scope of the present invention.
(1) Although the camera system of the present embodiment is a digital camera, the present invention is not limited to this, and for example, a film camera using a silver salt film or a movie camera for shooting a moving image may be used. The lens barrel may be provided in a telescope, binoculars, or the like.
(2) The sampling frequency of the embodiment is twice the detuning frequency, but is not limited to this as long as it is a multiple of 2, and may be, for example, 4 times. Even in this case, the influence of noise can be reduced by averaging four pieces of blur information.
（３）本実施例では、離調周波数が３００Ｈｚである場合を例にして説明したがこれに限定されるものではない。例えば、離調周波数が１００Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下であるとき、本実施例の優れた作用効果が顕著になる。
本実施例のレンズ鏡筒が、例えば、最大焦点距離１００〜２００ｍｍ以上、Ｆ値＝２．８以上の超望遠タイプのレンズ鏡筒である場合、三脚などの支持脚を使用することが好ましい。この場合、離調周波数が、例えば、三脚使用時に生じるブレ（以下、三脚ブレと称する）の周波数帯域、又は、三脚ブレの周波数帯域の近傍にあるとき、本実施例の優れた作用効果が特に顕著に表れ、例えば、シャッタースピード４段分以上の防振効果を享受することができる。
(3) In the present embodiment, the case where the detuning frequency is 300 Hz has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, when the detuning frequency is 100 Hz or more and 500 Hz or less, the excellent operational effect of the present embodiment becomes remarkable.
When the lens barrel of the present embodiment is a super telephoto lens barrel having a maximum focal length of 100 to 200 mm or more and an F value = 2.8 or more, for example, it is preferable to use a support leg such as a tripod. In this case, when the detuning frequency is, for example, in the frequency band of blurring (hereinafter referred to as tripod blurring) generated when using a tripod, or in the vicinity of the frequency band of tripod blurring, the excellent operational effect of the present embodiment is particularly high It appears remarkably, and for example, it is possible to enjoy an anti-vibration effect with a shutter speed of 4 steps or more.
１ カメラシステム ： ２ カメラ本体 ： ３ レンズ鏡筒 ： １３ 角速度センサ ： ２０ レンズ側ＣＰＵ ：２１ サンプリング部 ： ２４ 振動子 ： ７１ 鏡筒 ： ８１１ マウント
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記鏡筒を支持するレンズマウントと、
前記鏡筒の角速度を検出する角速度検出装置とを含み、
前記角速度検出装置は、
第１方向に所定の周波数で励振されるとともに、加えられた角速度に応じて前記第１方向と直交する第２方向に振動する振動子と、
サンプリング周波数をｆｓとし、前記振動子の前記第１方向の周波数と前記第２の方向の周波数との差をｆｄとし、正の整数をｎとしたとき、
ｆｓ＝２ｎ×ｆｄ
となる前記サンプリング周波数ｆｓを用いて、前記振動子から出力される出力信号をサンプリングして順次にサンプリングされた前記出力信号を出力するサンプリング部と、
前記サンプリング部から出力された出力信号のうち、順次に出力された複数個の前記出力信号に基づいて角速度を検出する検出部と
を含むことを特徴とするレンズ鏡筒。 A lens barrel that supports the photographic optical system;
A lens mount for supporting the lens barrel;
An angular velocity detection device for detecting the angular velocity of the lens barrel,
The angular velocity detector is
A vibrator that is excited in the first direction at a predetermined frequency and vibrates in a second direction orthogonal to the first direction according to an applied angular velocity;
When the sampling frequency is fs, the difference between the frequency in the first direction and the frequency in the second direction of the vibrator is fd, and a positive integer is n,
fs = 2n × fd
A sampling unit that samples the output signal output from the transducer using the sampling frequency fs and outputs the output signal sequentially sampled;
A lens barrel, comprising: a detection unit that detects an angular velocity based on a plurality of the output signals sequentially output among the output signals output from the sampling unit.
前記検出部は、前記サンプリング部から順次に出力された偶数個の前記出力信号を平均化して角速度を検出すること
を特徴とするレンズ鏡筒。 The lens barrel according to claim 1,
The detection unit detects an angular velocity by averaging an even number of the output signals sequentially output from the sampling unit.
前記振動子は、単結晶材料を含むこと
を特徴とするレンズ鏡筒。 The lens barrel according to claim 1 or 2, wherein
The lens barrel includes a single crystal material.
前記検出部により検出された前記角速度に基づいて像振れを補正する振れ補正光学系を含むこと
を特徴とするレンズ鏡筒。 A lens barrel according to any one of claims 1 to 3, wherein
A lens barrel comprising a shake correction optical system that corrects image shake based on the angular velocity detected by the detection unit.
前記レンズ鏡筒が取付けられるカメラ本体と
を含むことを特徴とするカメラシステム。 The lens barrel according to any one of claims 1 to 4, and
And a camera body to which the lens barrel is attached.
前記レンズ鏡筒が取付けられるカメラ本体とを含み、
前記カメラ本体は、前記検出部により検出された前記角速度に基づいて移動することにより像ブレを補正する撮像素子を含むこと
を特徴とするカメラシステム。 The lens barrel according to any one of claims 1 to 3,
A camera body to which the lens barrel is attached;
The camera system includes an image sensor that corrects image blur by moving based on the angular velocity detected by the detection unit.
前記レンズ鏡筒が取付けられるカメラ本体とを含み、
前記カメラ本体は、前記検出部により検出された前記角速度に基づいて画像処理をすることにより像ブレを補正する信号処理部を含むこと
を特徴とするカメラシステム。 The lens barrel according to any one of claims 1 to 3,
A camera body to which the lens barrel is attached;
The camera system includes a signal processing unit that corrects image blur by performing image processing based on the angular velocity detected by the detection unit.
前記鏡筒の角速度を検出する角速度検出装置とを含み、
前記角速度検出装置は、
第１方向に所定の周波数で励振されるとともに、加えられた角速度に応じて前記第１方向と直交する第２方向に振動する振動子と、
サンプリング周波数をｆｓとし、前記振動子の前記第１方向の周波数と前記第２の方向の周波数との差をｆｄとし、正の整数をｎとしたとき、
ｆｓ＝２ｎ×ｆｄ
となる前記サンプリング周波数ｆｓを用いて、前記振動子から出力される出力信号をサンプリングして順次にサンプリングされた前記出力信号を出力するサンプリング部と、
前記サンプリング部から出力された出力信号のうち、順次に出力された複数個の前記出力信号に基づいて角速度を検出する検出部とを含み、
前記鏡筒は、前記検出部が検出した前記角速度に基づいて三脚振れを補正するか否かを決定するスイッチを含むこと
を特徴とするレンズ鏡筒。 A lens barrel that supports the photographic optical system;
An angular velocity detection device for detecting the angular velocity of the lens barrel,
The angular velocity detector is
A vibrator that is excited in the first direction at a predetermined frequency and vibrates in a second direction orthogonal to the first direction according to an applied angular velocity;
When the sampling frequency is fs, the difference between the frequency in the first direction and the frequency in the second direction of the vibrator is fd, and a positive integer is n,
fs = 2n × fd
A sampling unit that samples the output signal output from the transducer using the sampling frequency fs and outputs the output signal sequentially sampled;
A detector that detects an angular velocity based on a plurality of the output signals sequentially output among the output signals output from the sampling unit;
The lens barrel includes a switch for determining whether or not to correct a tripod shake based on the angular velocity detected by the detection unit.
前記鏡筒が取付けられるカメラ本体と、
前記鏡筒又は前記カメラ本体の角速度を検出する角速度検出装置とを含み、
前記角速度検出装置は、
第１方向に所定の周波数で励振されるとともに、加えられた角速度に応じて前記第１方向と直交する第２方向に振動する振動子と、
サンプリング周波数をｆｓとし、前記振動子の前記第１方向の周波数と前記第２の方向の周波数との差をｆｄとし、正の整数をｎとしたとき、
ｆｓ＝２ｎ×ｆｄ
となる前記サンプリング周波数ｆｓを用いて、前記振動子から出力される出力信号をサンプリングして順次にサンプリングされた前記出力信号を出力するサンプリング部と、
前記サンプリング部から出力された出力信号のうち、順次に出力された複数個の前記出力信号に基づいて角速度を検出する検出部とを含み、
前記カメラ本体は、前記検出部が検出した前記角速度に基づいて三脚振れを補正するか否かを決定するスイッチを含むこと
を特徴とするカメラシステム。 A lens barrel that supports the photographic optical system;
A camera body to which the lens barrel is attached;
An angular velocity detection device that detects an angular velocity of the lens barrel or the camera body,
The angular velocity detector is
A vibrator that is excited in the first direction at a predetermined frequency and vibrates in a second direction orthogonal to the first direction according to an applied angular velocity;
When the sampling frequency is fs, the difference between the frequency in the first direction and the frequency in the second direction of the vibrator is fd, and a positive integer is n,
fs = 2n × fd
A sampling unit that samples the output signal output from the transducer using the sampling frequency fs and outputs the output signal sequentially sampled;
A detector that detects an angular velocity based on a plurality of the output signals sequentially output among the output signals output from the sampling unit;
The camera system includes a switch that determines whether to correct tripod shake based on the angular velocity detected by the detection unit.
第１方向に所定の周波数で励振するとともに、前記鏡筒に加えられた角速度に応じて前記第１方向と直交する第２方向に振動する振動子から出力される出力信号をサンプリングして順次にサンプリングされた前記出力信号を出力させるステップと、
サンプリング周波数をｆｓとし、前記振動子の前記第１方向の周波数と前記第２の方向の周波数との差をｆｄとし、正の整数をｎとしたとき、
ｆｓ＝２ｎ×ｆｄ
となる前記サンプリング周波数ｆｓを用いて、前記振動子から出力される出力信号をサンプリングして順次にサンプリングされた前記出力信号を出力するステップと、
順次に出力された複数個の前記出力信号に基づいて角速度を検出するステップと
を含むことを特徴とする角速度の検出方法。
Supporting a lens barrel that supports the imaging optical system using a lens mount;
In addition to exciting at a predetermined frequency in the first direction, the output signal output from the vibrator that vibrates in the second direction orthogonal to the first direction in accordance with the angular velocity applied to the lens barrel is sequentially sampled. Outputting the sampled output signal;
When the sampling frequency is fs, the difference between the frequency in the first direction and the frequency in the second direction of the vibrator is fd, and a positive integer is n,
fs = 2n × fd
Sampling the output signal output from the transducer using the sampling frequency fs, and sequentially outputting the output signal sampled;
Detecting an angular velocity based on a plurality of the output signals sequentially output. An angular velocity detection method comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006199786A JP2008026655A (en) | 2006-07-21 | 2006-07-21 | Lens barrel, camera system, and angular velocity detecting method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006199786A JP2008026655A (en) | 2006-07-21 | 2006-07-21 | Lens barrel, camera system, and angular velocity detecting method |
Publications (1)
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|---|---|
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| JP2006199786A Pending JP2008026655A (en) | 2006-07-21 | 2006-07-21 | Lens barrel, camera system, and angular velocity detecting method |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017161816A (en) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | リコーイメージング株式会社 | Imaging device and imaging method |
-
2006
- 2006-07-21 JP JP2006199786A patent/JP2008026655A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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