JP2010096938A - 像ブレ補正機能を有する光学機器及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 露光時間によらず、マクロ撮影時の手ブレによる像ブレを適正に補正する。
【解決手段】 シフトブレの周波数成分における複数の周波数において、角度ブレとみなしたときの回転半径をそれぞれ求める。このとき、露光時間を検出し、その結果に基づいて、前記各回転半径に重みを付けた合成を行い、最終的な補正量を決定することを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、像ブレを補正することでブレによる撮影画像の劣化を防止する防振システムに関し、特に撮影倍率の大きな撮影条件においても良好な像ブレ補正を行える像ブレ補正機能を有する光学機器とその制御方法に関するものである。

カメラ等の撮影装置に加わるブレは、しばしば像ブレとなって撮影画像の像劣化を引き起こす。

そのブレの影響を低減するために、角速度計を用いてブレを検知し、レンズの一部を動かすことによって撮像素子面上の像ブレを低減させる、像ブレ補正の技術がある。

撮影装置に加わるブレの中で、この技術で検出できるいわゆる角度ブレは、ほとんどの撮影条件においてその影響が大きいので、この技術は現在有効な像ブレ補正機能として様々な光学機器に搭載されている。

しかし、至近距離での撮影（撮影倍率の高い撮影条件）では、角速度計のみでは検出できない、カメラの光軸に対して平行あるいは垂直な方向に加わる、いわゆるシフトブレによる像劣化も無視できない。

例えば、被写体に２０ｃｍ程度まで接近して撮影する条件や、被写体は１ｍ程度に位置していても、撮影光学系の焦点距離が非常に大きい場合（例えば４００ｍｍ）では、積極的にシフトブレを検出して補正を行う必要がでてくる。

特許文献１では、カメラ本体の加速度を検出する加速度計を設け、加速度計の出力の二階積分からシフトブレを求め、別に設けた角速度計出力の積分から角度ブレを求め、それらの合成信号でブレ補正を行う開示が有る。

しかし、加速度計の出力は、特に手ブレの周波数域において外乱ノイズや温度などの環境変化の影響を受けやすい。二階積分することでそれらの不安定要因はさらに拡大され、シフトブレの高精度な補正が難しいという問題がある。

また、特許文献２では、シフトブレをカメラから離れた場所に回転中心がある時の角度ブレとみなして求める開示が有る。

この方法は、角速度計と加速度計を設け、それらの出力から角度ブレの回転半径と角度を求め、ブレ補正を行う。

この方法では、加速度計の出力の一階積分の出力から回転半径の算出ができるため、上記のような加速度計の不安定要因を軽減することができる。
特開平７−２２５４０５号公報 特開２００５−１１４８４５号公報

角度ブレの回転半径を用いてシフトブレを求める方法においては、回転半径を正確に求める必要がある。

しかし、カメラに加わるブレは通常複数の周波数成分を持ち、各周波数において回転半径が異なる場合が多い。

従って、各周波数に応じた回転半径を求めなければ、正確な補正が難しいという問題がある。単一の周波数から求めた回転半径のみを使用すると、他の周波数成分のシフトブレが正確に補正できず大きな補正残りとなってしまう場合がある。

さらに、撮像素子の露光時間によってどの周波数成分のブレの影響が大きくなるかが異なってくる。

露光時間が長い場合には、低周波のブレが大きく影響を及ぼし、露光時間が短い場合には、高周波のブレが大きく影響を及ぼすことになる。

上記問題に鑑み、本発明の目的は、至近距離での撮影（撮影倍率の高い撮影条件）時、露光時間に応じた最適なブレ補正を行える防振システムを実現することである。

本発明は請求項１に記載のとおり、像ブレ補正機能を有する光学機器であって、前記像ブレを補正するために必要な補正量を決定する補正量決定手段と、前記補正量に基づいて前記像ブレを補正するブレ補正手段と、を有し、前記補正量決定手段は、前記光学機器の露光時間の情報を取得し、前記光学機器に加わるブレの回転半径を異なる複数の周波数においてそれぞれ取得し、前記露光時間の値が所定値より小さい場合、前記複数の周波数のうち高い周波数における回転半径に、低い周波数における回転半径に比べて大きい重みを付けて、前記露光時間の値が前記所定値より大きい場合、前記複数の周波数のうち低い周波数における回転半径に、高い周波数における回転半径に比べて大きい重みを付けて、その結果を基に前記補正量を決定することを特徴とする。

また本発明は請求項４に記載のとおり前記重み付けステップにより得られた結果を基に像ブレを補正するために必要な像ブレ補正機能を有する光学機器の制御方法であって、前記光学機器の露光時間の情報を取得する露光時間取得ステップと、前記光学機器に加わるブレの回転半径を異なる複数の周波数においてそれぞれ取得する回転半径取得ステップと、前記露光時間の値が所定値より小さいか否かを判定する露光時間判定ステップと、前記露光時間の値が所定値より小さい場合、前記複数の周波数のうち高い周波数における回転半径に、低い周波数における回転半径に比べて大きい重みを付けて、前記露光時間の値が前記所定値より大きい場合、前記複数の周波数のうち低い周波数における回転半径に、高い周波数における回転半径に比べて大きい重みを付ける重み付けステップと、前記重み付けステップにより得られた結果を基に像ブレを補正するために必要な補正量を決定する決定ステップと、を有することを特徴とする。

撮影倍率の高い撮影条件において、露光時間に応じた好適なブレ補正を行える防振システムを実現することが可能である。

本発明に利用できる像ブレ補正機能を有する光学機器の例を示す。

図１は、一眼レフカメラの平面図であり、図２は、その側面図である。

このカメラに装着される交換レンズ１０１に搭載される防振システムは、光軸１０２に対して矢印１０３ｐ、１０３ｙで示すブレ（以下角度ブレ）、及び矢印１０４ｐａ、１０４ｙａで示すブレ（以下、シフトブレ）に対しブレ補正を行う。

カメラ本体１０５の中で１０５ａはレリーズボタン、１０５ｂはモードダイアル（メインスイッチを含む）、１０５ｃはリトラクタブルストロボ、１０５ｄはカメラＣＰＵである。１０６は撮像素子、１０７ｐ、１０７ｙは各々矢印１０３ｐ、１０３ｙ回りの角度ブレを検出する角速度検出手段（以下角速度計）である（矢印１０７ｐａ、１０７ｙａは各々の検出感度方向である）。

また、１０４ｐ、１０４ｙは各々矢印１０４ｐａ、１０４ｙａで示すシフトブレを検出する加速度検出手段（以下加速度計）である。１０８はコイルであり、ブレ補正レンズ１０８ａを図１、図２の矢印１０８ｐ、１０８ｙ方向に自在に駆動して、角度ブレ、シフトブレの両方を加味したブレ補正を行う。

ここで、角速度計１０７ｐ、１０７ｙ、及び加速度計１０４ｐ、１０４ｙの出力は、レンズＣＰＵ１０９でその信号を演算されて像ブレ補正に必要な補正量が取得される。

すなわち、本実施例では、レンズＣＰＵ１０９が補正量決定手段として機能する。

レリーズボタン１０４ａの半押し（以降Ｓ１：撮影準備の為に測光、ピント合わせを指令する操作）に同期して、補正量に従い、アクチュエータ１１０がコイル１０８を介してブレ補正レンズ１０８ａを駆動する。

すなわち、本実施例では、アクチュエータ１１０、コイル１０８、ブレ補正レンズ１０８ａをもってブレ補正手段とする。

ここで、本実施例では、ブレ補正手段として、算出された補正量に基づいてブレ補正レンズを光軸に垂直な面内で移動させる、いわゆる光学防振を用いている。しかし補正量に基づいた補正の方法は光学防振に限らず、特開２００８−０４８０１３号公報に示されるような方法でもよい。

すなわち、撮像素子が出力する各撮影フレームの切り出し位置を変更することでブレの影響を軽減させる電子防振を用いたり、それらの組み合わせで補正を行ったりすることによっても本発明の目的は達成できる。

電子防振を用いる場合、ブレ補正手段はカメラＣＰＵ及び撮像素子となり、光学防振と電子防振の組み合わせでは本実施例の構成にカメラＣＰＵ及び撮像素子が加わることとなる。

本実施例では、シフトブレを、カメラから離れた場所に回転中心がある時の角度ブレとみなして求める。

図３は、カメラに加わるシフトブレＹ（１０４ｐｂ）と角度ブレθ（１０３ｐｂ）を示した図である。

なお、図３ではピッチ方向のシフトブレについてしか示していないが、ヨー方向も同様に算出できるため、ここではピッチ方向のみ説明する。

撮影光学系の主点位置におけるシフトブレＹ（１０４ｐｂ）と角度ブレθ（１０３ｐｂ）と、ブレの回転中心Ｏ（３０２ｐ）を定めた場合の回転半径Ｌ（３０１ｐ）は下記の式で表すことができる。

なお、回転半径Ｌ（３０１ｐ）は回転中心Ｏ（３０２ｐ）から加速度計１０４ｐまでの距離である。
Ｌ＝Ｙ／ｔａｎθ・・・・（１）
Ｌ＝Ｖ／ｔａｎω・・・・（２）
式（１）は、加速度計１０４の出力を２回積分して算出したシフトブレＹ（１０４ａ）と、角速度計１０７の出力を１回積分した角度ブレθ（１０３ｂ）から回転半径Ｌ（３０１）を求めた式である。

式（２）は、加速度計１０４の出力を１回積分して算出した速度Ｖと角速度計１０７の出力である角速度ωから回転半径Ｌ（３０１）を求めた式であり、式（１）、（２）のいずれの方法でも回転半径Ｌ（３０１）を求めることができる。

ここで、ブレの角度、角速度は小さいため、式（１）、（２）は下記の式で近似することができる。
Ｌ＝Ｙ／θ・・・・（３）
Ｌ＝Ｖ／ω・・・・（４）
式（３）は、加速度計１０４の出力を２回積分して求めた変位Ｙと、角速度計１０７の出力を１回積分して求めた角度θから求めた回転半径Ｌである。式（４）は加速度計１０４の出力を１回積分して求めた速度Ｖと、角速度計１０７の出力である角速度ωから回転半径Ｌを求めたものであるが、式（３）、式（４）のいずれの方法でも回転半径を求めることができる。

ここで、撮影光学系の撮像面に生じるブレδについて説明する。撮影光学系の主点位置におけるシフトブレＹと撮影光学系の角度ブレθ及び、撮影光学系の焦点距離ｆ、撮影倍率βより撮像面に生じるブレδは下記の式（５）で求められる。
δ＝（１＋β）ｆθ＋βＹ・・・・（５）
ここで、右辺第１項は角度ブレ量であり、右辺第２項はシフトブレ量である。右辺第１項の焦点距離ｆ、撮影倍率βは撮影光学系のズーム及びフォーカス情報により得られ、角度θは角速度計の積分結果より求まるため、その情報に応じて後述する図４のブロック図のように角度ブレ補正を行うことができる。

右辺第２項では、加速度計の２回積分値であるシフトブレＹとズーム及びフォーカス情報によって得られる撮影倍率βから、シフトブレ量を求めることができる。

しかし、本発明においては、式（５）を下記の式（６）のように書き直したブレδに対してブレ補正を行っている。
δ＝（１＋β）ｆθ＋βＬθ・・・・（６）
即ち、シフトブレに関しては加速度計出力を２回積分することで求められるシフトブレ変位Ｙを用いるのではなく、一度式（４）により、回転半径Ｌを求める。

そして、回転半径Ｌと、角速ブレθとズーム及びフォーカス情報によって得られる撮影倍率βによりシフトブレ補正量を算出している。

前述した通り、シフトブレは複数の周波数成分を含んでおり、そのそれぞれで回転半径が異なる場合が多い。

そこで本実施例ではシフトブレによる像ブレを補正する補正量の決定において、複数の周波数それぞれの回転半径を取得する。以下に示す各実施例では、異なる３つの周波数においてそれぞれ回転半径を取得している。さらに得られた複数の回転半径を合成し、補正量を決定する。

回転半径の合成を行う際、露光時間に応じて各周波数成分の回転半径に重み付けをして合成を行うことを本実施例の特徴とする。ここで重み付けとは複数の成分を合成する際、各成分に、ある指標に基づいた係数を掛けて演算を行うことを指す。

以下に実施例を示し、詳細に説明する。

図４は、本実施例における防振システムのブロック図である。尚、このブロック図ではカメラの鉛直方向に生じるブレ（ピッチ方向）の構成を示しており、同様なブロックはカメラの水平方向に生じるブレ（ヨー方向）にも設けられている。この２つのブロックは基本的には同じ構成になっているので、ここではピッチ方向のみ説明する。

まず、先行技術にも開示がある角度ブレの補正について説明を行う。

角速度計１０７の出力は、レンズＣＰＵ１０９に取り込まれる。そして、その出力は、ハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦ）４０１に入力され、直流成分がカットされる。

ＨＰＦ４０１の出力は、積分フィルタ４０２により積分され、角度出力θに変換される。なお、これらＨＰＦや積分フィルタ処理は、量子化された角速度計１０７ｐの出力をレンズＣＰＵ１０９内で演算処理することで得られ、公知の差分方程式などで実現可能である。また、レンズＣＰＵ１０９に入力される前に、コンデンサや抵抗を利用してアナログ回路で実現することも可能である。

ここで、ＨＰＦ４０１と積分フィルタ４０２のカットオフ周波数について説明する。一般的にブレの周波数域は、１Ｈｚから１０Ｈｚであるため、カットオフ周波数はブレの周波数域から離れた、０．１Ｈｚ以下の周波数成分をカットする１次のフィルタ特性にしている。

積分フィルタ４０２の出力は、敏感度調整手段４０３に入力される。敏感度調整手段４０３は不図示のフォーカスエンコーダやズームエンコーダからレンズＣＰＵ１０９に入力される、ズーム及びフォーカス情報４０４の出力に基づいて積分フィルタ２０２の出力を調整して、角度ブレ補正の目標値を算出する。

敏感度調整手段４０３で調整を行う理由は、ズームやフォーカスなどレンズの光学状態の変化によって、コイル１０５のブレ補正ストロークに対する、カメラ像面でのブレ補正の敏感度が変化するためである。

角度ブレ補正の目標値である敏感度調整手段４０３の出力は、ブレ補正の目標値としてレンズＣＰＵ１０９から出力される。

レンズＣＰＵ１０９から出力された補正量は、アクチェータ１１０によってコイル１０８に入力され、ブレ補正レンズ１０８ａを駆動させてブレ補正が行われる。なお、本発明では、角度ブレ補正の目標値である敏感度調整手段４０３の出力と、後述するシフトブレ補正の目標値である出力補正手段４２０の出力が、レンズＣＰＵ１０９で加算されて、アクチュエータ１１０に出力される。

次にシフトブレ補正のブロックについて説明する。

角速度計１０７ｐの出力はレンズＣＰＵ１０９に取り込まれる。そして、その出力は、ＨＰＦ４０１に入力され、直流成分がカットされる。ＨＰＦ４０１の出力は、位相調整フィルタ４０５により位相調整が行われる。ここで位相調整フィルタ４０５で位相調整を行うのは、後述する積分フィルタ２１０の出力との位相を合わせるためである。積分フィルタ４１０のカットオフ周波数は０．１Ｈｚであるため、位相調整フィルタ４０５も０．１ＨｚのＨＰＦとなっている。位相調整フィルタ４０５の出力は、帯域抽出手段としてバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦ）である角速度ＢＰＦ４０６、４０７、４０８に入力され、それぞれのフィルタに設定された帯域の周波数成分が抽出され、出力される。

本実施例では、帯域抽出手段の役割を補正量決定手段であるレンズＣＰＵ１０９が兼ねているが、別途、帯域抽出手段としてアナログのＢＰＦなどを用いてもよい。

加速度計１０４の出力はＨＰＦ４０９に入力され、直流成分がカットされる。ＨＰＦ４０９の出力は、積分フィルタ４１０に入力され、速度に変換される。

このときのＨＰＦ４０９のカットオフ周波数は、ＨＰＦ４０１と同じ０．１Ｈｚであり、積分フィルタ４１０のカットオフ周波数は前述した通り、位相調整フィルタ４０５と同じ０．１Ｈｚとなっている。

積分フィルタ４１０は、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ）で構成されている。また位相調整フィルタ４０５は入力からＬＰＦ演算結果を減算することによってＨＰＦ演算を行っているため、積分フィルタ４１０と出力の位相は一致している。積分フィルタ４１０の出力は、速度ＢＰＦ４１１、４１２、４１３に入力され、それぞれ設定されたあるピークを有する所定帯域の周波数成分が出力される。

ここで、第１の角速度ＢＰＦ４０６、第１の速度ＢＰＦ４１１は、透過帯域が等しくピークが２Ｈｚの信号を出力する。

第２の角速度ＢＰＦ４０７、第２の速度ＢＰＦ４１２は透過帯域が等しくピークが５Ｈｚの信号、第３の角速度ＢＰＦ４０８、第３の速度ＢＰＦ４１３は透過帯域が等しくピークが１０Ｈｚの信号を出力する。

第１の角速度ＢＰＦ４０６と第１の速度ＢＰＦ４１１の出力は第１の回転半径演算手段４１４に入力される。同様に第２の角速度ＢＰＦ４０７と第２の速度ＢＰＦ４１２の出力は第２の回転半径演算手段４１５に入力される。さらに第３の角速度ＢＰＦ４０８と第３の速度ＢＰＦ４１３の出力は第３の回転半径演算手段４１６に入力されて、式（４）によってそれぞれの回転半径が算出される。回転半径演算手段４１４、４１５、４１６の出力は合成比補正手段４１９に入力される。

次に、露光時間取得手段４１７は取得した露光時間の情報を演算変更手段４１８に出力する。

演算変更手段４１８は露光時間取得手段の結果を回転半径の合成に反映させる信号を、合成比補正手段４１９に出力する。合成比補正手段４１９内で、回転半径演算手段４１４、４１５、４１６の出力の合成比を調整し、出力補正手段４２０に出力する。合成比補正手段４１９での処理については後述する。

出力補正手段４２０では、積分フィルタ４０２の出力である角度θと合成比補正手段４１９の出力である回転半径Ｌから、シフトブレ量Ｙを算出する。

さらに、ズーム及びフォーカス情報４０４の出力に基づいてシフトブレ量Ｙを補正し、シフトブレ補正目標値を算出する。

出力補正手段４２０の出力である補正量は、敏感度調整手段４０３の出力である角度ブレ補正目標値と加算され、補正量としてレンズＣＰＵ１０９より出力される。

レンズＣＰＵ１０９の出力は、アクチェータ１１０によってコイル１０８に入力され、ブレ補正レンズ１０８ａを駆動させてブレ補正が行われる。

合成比補正手段４１９での演算方法について説明する。回転半径演算手段４１４、４１５、４１６により得られる回転半径をそれぞれＬ＿２Ｈｚ、Ｌ＿５Ｈｚ、Ｌ＿１０Ｈｚとすると、合成比補正手段４１９で求められる最終的な回転半径Ｌは以下のように表される。
Ｌ＝０．２×Ｌ＿２Ｈｚ＋０．３×Ｌ＿５Ｈｚ＋０．５×Ｌ＿１０Ｈｚ・・・（７）
式（７）における各回転半径に掛かる係数が、各周波数成分に対する重み付けを表している。このように各周波数の回転半径を平均的に用いることで安定したシフトブレ補正が行える。

しかしながら、撮影において設定された露光時間によって、そのブレ補正に適切な重み付けの割合は変わってくる。

図６は、各回転半径に掛かる重み付け係数を変えたときの各露光時間における振れ補正残り量を示した波形である。図６において、横軸が露光時間ｔ、縦軸がブレ量Ｖ、Ａが補正前の振れ波形である。

Ｂは、例えば式（７）のように、高周波側に重み付けをした振れ補正後の振れ残り波形である。

Ｃは、例えば式（８）のように低周波側に重み付けをした振れ補正後の振れ残り波形である。
Ｌ＝０．５×Ｌ＿２Ｈｚ＋０．３×Ｌ＿５Ｈｚ＋０．２×Ｌ＿１０Ｈｚ・・・（８）
また、ｔ１、及びｔ２は露光時間を示し、時間ｔ＝０に露光開始した時の露光終了タイミングを示している。すなわち、ｔ１は露光時間が短い場合、ｔ２は露光時間が長い場合の露光終了タイミングを示している。また、露光時間ｔ１の波形Ｂ及び波形Ｃの振れ量がそれぞれＶ１、Ｖ２であり、露光時間ｔ２の波形Ｂ及び波形Ｃの振れ量がそれぞれＶ４、Ｖ３である。

ここで、露光時間がｔ１の場合、Ｖ２＞Ｖ１であるので、波形Ｂすなわち高周波側に重み付けをした方が振れ残り量は少ない。また、露光時間がｔ２の場合、Ｖ４＞Ｖ３であるので、波形Ｃすなわち低周波側に重み付けをした方が振れ残り量は少ない。

カメラに大きな影響を与えるブレは、大別して以下の２つのブレが考えられる。１つはカメラから比較的近い位置にある手、腕に回転中心をもつ高周波数で小振幅のブレである。もう１つはカメラから比較的遠い位置にあるその他の体全体のどこかを中心とする低周波数で大振幅のブレである。

露光時間が短い場合、緩やかな変化の低周波数のブレよりも高周波数のブレの方が大きな影響を及ぼす。対して露光時間が長い場合には、大振幅である低周波数のブレが大きな影響を及ぼす。

従って露光時間が長いときには、低周波数側に重みを付けて補正を行う方がより良好な補正が行えると言える。

そこで、本実施例では、露光時間取得手段４１７により、露光時間を取得し、露光時間に応じて上記重み付けを変更することで、より適正な平行ブレ補正を行うことが可能となる。

本実施例の実施に必要なデータの通信を含む、カメラからレンズ側への通信の流れを図５のフローチャートに示す。

カメラ１０４側で操作が行われると、カメラ１０４内のＣＰＵ１０４ｄを介して、レンズへシリアル通信がなされ、レンズ１０１内のレンズＣＰＵ１０９では、シリアル通信の処理を行う。

なお、シリアル通信処理は割り込み処理によって行われる。そして、通信データのデコードによってレリーズボタンの半押し、レリーズボタンの全押し、露光時間（シャッター速度）、カメラの機種等も判別することができる。

ステップ１００でカメラからの命令（コマンド）解析を行い、各命令に応じた処理へと分岐する。

ステップ１０１では、フォーカス駆動命令を受信したので、ステップ１０２で目標駆動パルス数に応じて、フォーカスレンズ駆動用モータの速度設定を行い、フォーカスレンズ駆動を開始する。

ステップ１０３では、絞り駆動命令を受信したので、送信されてきた絞り駆動データを元に絞りを駆動するため、ステップ１０４でステッピングモータの駆動パターンを設定し、設定した駆動パターンをステッピングモータに出力し、絞りを駆動する。

ステップ１０５では、カメラレンズステータス通信を受信したので、ステップ１０６で、レンズの焦点距離情報、手ブレ補正動作状態などをカメラに送信したり、カメラのステータス状態（レリーズスイッチの状態、撮影モード、露光時間など）を受信したりする。本実施例で用いるカメラ１０４からの露光時間情報はこのステップで露光時間取得手段４１７に取得される。

ステップ１０７では、その他の命令、例えばレンズのフォーカス敏感度データ通信や、レンズ光学データ通信などであり、ステップ１０８でもそれらの処理を行う。

次に、ブレ補正のためにレンズＣＰＵ１０９で行われる処理を図５のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでもピッチ方向のみのブレについて示しているが、ヨー方向も同様である。

ブレ補正は一定周期毎に発生するタイマー割り込み処理により行われる。本実施例ではステップ４００が角速度検出ステップ、ステップ４０１加速度検出ステップ、ステップ４０６が速度取得ステップ、ステップ４０７〜４１２が帯域抽出ステップを担っている。

また、ステップ４１３〜４１５が回転半径取得ステップ、ステップ４１６が露光時間判定ステップ、ステップ４１７、４１８が重み付けステップ、ステップ４１９が決定ステップである。

（ステップ４００）角速度計１０７ｐの信号をＡ／Ｄ変換したものを、ＶＡＤ＿ＤＡＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４０１）加速度計１０４ｐの信号をＡ／Ｄ変換したものを、ＡＣＣＡＤ＿ＤＡＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４０２）角速度計１０７ｐの信号ＶＡＤ＿ＤＡＴを入力として、ＨＰＦ４０１で演算を行う。

（ステップ４０３）ステップ４０２の演算結果を入力として、積分フィルタ２０２で積分演算を行う。その結果をＤＥＧ＿ＤＡＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。ＤＥＧ＿ＤＡＴはブレ角変位信号である。

（ステップ４０４）ステップ４０２の演算結果を入力として、位相調整フィルタ２０５で位相調整の演算を行う。この処理は、この後行われる加速度計１０４ｐの信号処理（ＨＰＦ及び積分）と位相を合わせるために行われる。

（ステップ４０５）ＡＣＣＡＤ＿ＤＡＴを入力として、ＨＰＦ２０９で演算を行う。

（ステップ４０６）ステップ４０５の演算結果を入力として、積分フィルタ２１０で積分演算を行う。この演算結果はシフトブレの速度Ｖを表す信号ということになる。

（ステップ４０７）ステップ４０４の演算結果を入力として、透過率のピークを２Ｈｚとする第１の角速度ＢＰＦ４０６で演算を行う。この結果をＷ＿ＢＰＦ２ＨＺ＿ＤＡＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４０８）ステップ４０４の演算結果を入力として、透過率のピークを５Ｈｚとする第２の角速度ＢＰＦ４０７で演算を行う。この結果をＷ＿ＢＰＦ５ＨＺ＿ＤＡＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４０９）ステップ４０４の演算結果を入力として、透過率のピークを１０Ｈｚとする第３の角速度ＢＰＦ４０８で演算を行う。この結果をＷ＿ＢＰＦ１０ＨＺ＿ＤＡＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４１０）ステップ４０６の演算結果を入力として、透過率のピークを２Ｈｚとする第１の速度ＢＰＦ４１１で演算を行う。この結果をＶ＿ＢＰＦ２ＨＺ＿ＤＡＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４１１）ステップ４０６の積分演算結果を入力として、透過率のピークを５Ｈｚとする第２の速度ＢＰＦ４１２で演算を行う。この結果をＶ＿ＢＰＦ５ＨＺ＿ＤＡＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４１２）ステップ４０６の積分演算結果を入力として、透過率のピークを１０Ｈｚとする第３の速度ＢＰＦ４１３で演算を行う。この結果をＶ＿ＢＰＦ１０ＨＺ＿ＤＡＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４１３）Ｗ＿ＢＰＦ２ＨＺ＿ＤＡＴとＶ＿ＢＰＦ２ＨＺ＿ＤＡＴを比較し、回転半径Ｌ＿２Ｈｚを取得する。

（ステップ４１４）Ｗ＿ＢＰＦ５ＨＺ＿ＤＡＴとＶ＿ＢＰＦ５ＨＺ＿ＤＡＴを比較し、回転半径Ｌ＿５Ｈｚを取得する。

（ステップ４１５）Ｗ＿ＢＰＦ１０ＨＺ＿ＤＡＴとＶ＿ＢＰＦ１０ＨＺ＿ＤＡＴを比較し、回転半径Ｌ＿１０Ｈｚを取得する。

（ステップ４１６）露光時間Ｔ_Ｖが所定値Ｔ_ＶＣ以下であるか否かの判定を行う。Ｔ_ＶＣ以下であればステップ４１７に進み、Ｔ_ＶＣより大きければステップ４１８に進む。

（ステップ４１７）露光時間Ｔ_Ｖが所定値Ｔ_ＶＣ以下であるので、高周波に重み付けを行った回転半径Ｌを算出する。
Ｌ＝０．２×Ｌ＿２Ｈｚ＋０．３×Ｌ＿５Ｈｚ＋０．５×Ｌ＿１０Ｈｚ・・・（７）
（ステップ４１８）露光時間Ｔ_Ｖが所定値Ｔ_ＶＣより大きいので、低周波に重み付けを行った回転半径Ｌを算出する。
Ｌ＝０．５×Ｌ＿２Ｈｚ＋０．３×Ｌ＿５Ｈｚ＋０．２×Ｌ＿１０Ｈｚ・・・（８）
（ステップ４１９）ズーム・フォーカス２０４のポジションから算出される撮影倍率β、焦点距離ｆ、ステップ４０３で算出されたブレ角変位ＤＥＧ＿ＤＡＴ、光学防振敏感度補正値αから、以下のような演算を行い、補正量を決定する。その演算結果は、ＳＦＴＤＲＶで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。
α｛（１＋β）×ｆ×ＤＥＧ＿ＤＡＴ＋β×Ｌ×ＤＥＧ＿ＤＡＴ｝
（ステップ４２０）ブレ補正レンズの変位信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ結果をＳＦＴＰＳＴ で設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４２１）フィードバック演算（ＳＦＴＤＲＶ−ＳＦＴＰＳＴ）を行う。演算結果はＳＦＴ＿ＤＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４２２）ループゲインＬＰＧ＿ＤＴとＳＦＴ＿ＤＴを乗算する。演算結果はＳＦＴ＿ＰＷＭで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４２３）安定な制御系にするために位相補償演算を行う。

（ステップ４２４）ステップ４２３の演算結果をブレ補正駆動信号としてドライバ１０４に出力しブレ補正を行う。

以上のように、図５のステップ４１６〜ステップ４１９において、露光時間が所定値以下の場合は、高周波に重み付けを行った回転半径Ｌを算出し、所定値より大きい場合は低周波に重み付けを行った回転半径Ｌを算出する。これにより露光時間に応じた適正なシフトブレ補正を行うことが可能となる。重み付けの演算式は特に式（７）、（８）に限らず、露光時間が短いときには、高周波数域の回転半径により大きい重みが付き、長いときには、低周波数域の回転半径により大きい重みが付くような演算式であればよい。

また、本実施例では露光時間の長さを露光時間の値が所定値以下か、所定値より大きいかの２つに分割したが、この限りではない。すなわち、３つ以上複数に分割し、それぞれの重み付けを本発明の主旨に則って変化させると、より一層の効果が期待できる。本発明の主旨とは、露光時間が短いときには、高周波数域の回転半径により大きい重みを付け、長いときには、低周波数域の回転半径により大きい重みを付けることである。

本実施例では露光時間に応じた重み付けの変更例を示したが、上記に限らず、機器の持つ特性に合わせて適切な値を適用するのも望ましい。

ここで言う機器の持つ特性とは、例えばカメラ、レンズの重量、大きさ、形状や、レンズの焦点距離等である。

従って、本実施例に示した重み付けの数値はほんの一例に過ぎず、露光時間検出手段の判定結果が反映されていれば、他のパラメータ等を考慮した上で、最終的な重み付けの数値が決定されても差し支えない。

また、回転半径の算出は、その瞬間ごとに行っても良いし、所定のサンプリング時間でサンプリングした波形の振幅等から算出しても良い。

更に回転半径の更新は算出された瞬間ごとに行っても良いし、時系列的に平均化（例えば、移動平均等）を行っても良い。

本発明は、デジタル一眼レフカメラやデジタルコンパクトカメラの防振システム限らず、デジタルビデオカメラの撮影や、携帯電話などの撮影装置にも搭載できる。

本発明における防振システムを搭載したカメラの上面図。 本発明における防振システムを搭載したカメラの側面図。 ブレの回転中心の説明図。 本実施例のブロック図。 交換レンズ側のシリアル通信動作を示すフローチャート図。 本実施例の制御のフローチャート図。 各露光時間におけるブレ補正残り量。

符号の説明

１０１ レンズ
１０２ 光軸
１０３ｙ ヨー方向の角度ブレ
１０３ｐ ピッチ方向の角度ブレ
１０４ｐ 加速度計
１０４ｐａ 加速度計の検出方向
１０４ｐｂ 縦方向の検出方向
１０４ｙ 加速度計
１０４ｙａ 加速度計の検出方向
１０４ｙｂ 横方向の検出方向
１０５ カメラ
１０５ａ レリーズスイッチ
１０５ｂ モードダイアル
１０５ｃ リトラクタブルストロボ
１０５ｄ カメラＣＰＵ
１０５ｅ 電子ファインダ
１０６ 撮像素子
１０７ｐ 角速度計
１０７ｐａ 角速度計の検出方向
１０７ｙ 角速度計
１０７ｙａ 角速度計の検出方向
１０８ コイル
１０８ａ ブレ補正レンズ
１０８ｙ ブレ補正レンズ駆動方向
１０８ｐ ブレ補正レンズ駆動方向
１０９ レンズＣＰＵ
１１０ アクチュエータ

Claims (6)

1. 像ブレ補正機能を有する光学機器であって、
   前記像ブレを補正するために必要な補正量を決定する補正量決定手段と、
   前記補正量に基づいて前記像ブレを補正するブレ補正手段と、を有し、
   前記補正量決定手段は、前記光学機器の露光時間の情報を取得し、
   前記光学機器に加わるブレの回転半径を異なる複数の周波数においてそれぞれ取得し、
   前記露光時間の値が所定値より小さい場合、前記複数の周波数のうち高い周波数における回転半径に、低い周波数における回転半径に比べて大きい重みを付けて、前記露光時間の値が前記所定値より大きい場合、前記複数の周波数のうち低い周波数における回転半径に、高い周波数における回転半径に比べて大きい重みを付けて、その結果を基に前記補正量を決定することを特徴とする光学機器。
2. 更に、前記光学機器の角速度を検出する角速度検出手段と、
   前記光学機器の加速度を検出する加速度検出手段と、を備え、
   前記補正量決定手段は、前記加速度の情報を基に前記光学機器の速度を決定し、前記複数の周波数における前記角速度と前記速度の比によって前記ブレの回転半径を取得することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 更に、帯域抽出手段を備え、
   前記補正量決定手段は、前記帯域抽出手段により前記角速度検出手段及び前記加速度検出手段の出力から異なる複数の周波数の成分をそれぞれ抽出した出力に基づいて求められた前記回転半径を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
4. 像ブレ補正機能を有する光学機器の制御方法であって、
   前記光学機器の露光時間の情報を取得する露光時間取得ステップと、
   前記光学機器に加わるブレの回転半径を異なる複数の周波数においてそれぞれ取得する回転半径取得ステップと、
   前記露光時間の値が所定値より小さいか否かを判定する露光時間判定ステップと、
   前記露光時間の値が所定値より小さい場合、前記複数の周波数のうち高い周波数における回転半径に、低い周波数における回転半径に比べて大きい重みを付けて、前記露光時間の値が前記所定値より大きい場合、前記複数の周波数のうち低い周波数における回転半径に、高い周波数における回転半径に比べて大きい重みを付ける重み付けステップと、
   前記重み付けステップにより得られた結果を基に像ブレを補正するために必要な補正量を決定する決定ステップと、
   を有することを特徴とする光学機器の制御方法。
5. 前記光学機器の角速度を検出する角速度検出ステップと、前記光学機器の加速度を検出する加速度検出ステップと、前記加速度の情報を基に前記光学機器の速度を取得する速度取得ステップと、を有し、前記回転半径演算ステップは前記複数の周波数における前記角速度と前記速度の比によって前記ブレの回転半径を取得することを特徴とする請求項４に記載の光学機器の制御方法。
6. 前記回転半径取得ステップは、帯域抽出ステップにより前記角速度検出ステップ及び前記加速度検出ステップの出力から異なる複数の周波数の成分をそれぞれ抽出した出力に基づいて求められた前記回転半径を取得することを特徴とする請求項４又は５に記載の光学機器の制御方法。

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