JP7281957B2 - 防振制御装置及び方法、及び撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、手振れ等の振れによる像ぶれを補正する防振制御装置及び方法、及び撮像システムに関する。

現在、手振れ等による像ぶれを防ぐ、例えば、振れ補正部、駆動部及び振動検出部等から成る防振制御装置を備えたカメラが製品化されている。

撮影者による撮像装置の手振れの周波数は、通常、１Hzないし１０Hzである。シャッタのレリーズ時点においてこのような周波数の手振れを起こしていても像ぶれの少ない写真を撮影する為に、撮像装置の振動を検出し、その検出値に応じて手振れをキャンセルするように、像ぶれ補正用のレンズや撮像素子を変位させる方法がある。

一例として、角速度計を用いて角度振れを検知し、レンズの一部や撮像素子を動かすことによって撮像素子の受光面上の像ぶれを低減させる防振制御装置が、有効な像ぶれ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、至近距離での撮影や、高い撮影倍率での撮影では、角速度計のみでは検出できない、撮像装置の光軸に対して平行あるいは垂直な方向に加わる、いわゆる平行振れによる像劣化も無視できない。例えば、マクロ撮影のように被写体に２０ｃｍ程度まで接近して撮影する場合や、被写体がカメラから１ｍ程度離れていても、撮影光学系の焦点距離が非常に長い（例えば４００ｍｍ）場合などでは、積極的に平行振れを検出して補正を行う必要がある。

特許文献１では、角速度と加速度とを検出し、検出した角速度及び加速度に基づいて振れの回転半径を求め、求めた回転半径を用いて角速度を補正することで平行振れに相当する値を求め、この求めた値に基づいて平行振れを補正する技術が開示されている。

特許第５６９３６５６号公報

しかしながら、特許文献１では振れの回転半径を撮影前に求め、撮影中はその値を用いて平行振れ補正を行っている。その為に撮影時間が長くなると共に、撮影中に回転半径が変化した場合には、平行振れ補正の精度が低下する。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、撮影中に安定した平行振れ補正を行えるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の防振制御装置は、角速度信号に基づいて得られる第１の信号と、加速度信号に基づいて得られる第２の信号とから、振れの回転半径を求める第１の演算手段と、前記回転半径と前記角速度信号とから、平行振れ量を求める第２の演算手段と、前記平行振れ量から、平行振れを補正するための補正量を求める第３の演算手段と、を有し、前記第２の演算手段は、予め決められた条件に応じて、撮影開始前に求めた前記回転半径を用いて撮影開始後の前記平行振れ量を求めるか、撮影開始後に求めた前記回転半径を用いて撮影開始後の前記平行振れ量を求めるか、を変更する。

本発明によれば、撮影中に安定した平行振れ補正を行うことができる。

本発明の第１の実施形態における撮像システムの断面を示す模式図と、撮像システムにおける防振システムの制御構成を示すブロック図。 第１の実施形態における比率の更新を説明する図。 平行振れ検出の問題点を説明する図。 平行振れ検出の問題点を説明する図。 第１の実施形態における平行振れ検出処理を説明する図。 第１の実施形態における平行振れ補正処理のフローチャート。 第２の実施形態における撮像システムの断面を示す模式図と、撮像システムにおける防振システムの制御構成を示すブロック図。 第２の実施形態における平行振れ補正処理のフローチャート。 第３の実施形態における撮像システムの断面を示す模式図と、撮像システムにおける防振システムの制御構成を示すブロック図。 第３の実施形態における平行振れ補正処理のフローチャート。 第４の実施形態における撮像システムの断面を示す模式図と、撮像システムにおける防振システムの制御構成を示すブロック図。 第４の実施形態における平行振れ補正処理のフローチャート。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１の実施形態＞
図１は、カメラ本体１１ａと、カメラ本体１１ａに装着して用いられる交換レンズ１１ｂとを有する撮像システム１１の断面を示す模式図と、撮像システム１１における防振システムの制御構成を示すブロック図である。

カメラ本体１１ａに設けられたカメラＣＰＵ１２ａは、撮影者からの撮影指示操作などに応答して、カメラ本体１１ａ内の防振動作を含む、撮像システム１１全体の動作を制御する。なお、カメラＣＰＵ１２ａで行われる防振動作については、説明を分かり易くするために、カメラ本体１１ａ外の点線１２ａ内にその処理を示している。

また、交換レンズ１１ｂに設けられたレンズＣＰＵ１２ｂは、カメラ本体１１ａからの撮影指示などに応答して、交換レンズ１１ｂ内の防振動作を含む、交換レンズ１１ｂ全体の動作を制御する。なお、レンズＣＰＵ１２ｂで行われる防振動作については、説明を分かり易くするために、交換レンズ１１ｂ外の点線１２ｂ内にその処理を示している。

図１において、不図示の撮影光学系を構成するレンズの一部は、レンズ振れ補正部１３ａを構成する防振レンズであり、矢印１３ｂ方向に駆動部１１５ｂにより駆動されることで撮像素子１４面上に生ずる像ぶれを軽減する。このようなレンズ振れ補正部１３ａを有する撮影光学系を介して、光軸１０に沿った被写体の光束が撮像素子１４に入射し、撮像素子１４は、入射した被写体の光束に応じた信号を出力する。撮像素子１４から出力された信号には画像処理が行われ、得られた画像データは記録や表示等に用いられる。

撮像素子１４は、光軸に対して垂直な平面上で、矢印１４ｂで示す方向に駆動される撮像素子振れ補正部１４ａを構成している。そして、その駆動により撮像素子１４の受光面上に生じる像ぶれを軽減する。なお、図１では、矢印１３ｂ及び矢印１４ｂの方向（上下方向）の像ぶれを軽減する構成のみを記載しているが、それらの方向と直交する方向（左右方向）の像ぶれを軽減する構成も設けられている。

カメラ本体１１ａには、角速度計１５ａ（角速度検出手段）と加速度計１６ａ（加速度検出手段）が設けられている。そして、角速度計１５ａから出力される角速度信号ω１は、カメラＣＰＵ１２ａ内の積分部１８ａで１階積分されて角度信号θ１に変換される。また、加速度計１６ａから出力される加速度信号ａ１は、同じくカメラＣＰＵ１２ａ内の積分部１９ａで２階積分されて変位信号Ｙ１に変換される。

交換レンズ１１ｂにも、角速度計１５ｂ（角速度検出手段）と加速度計１６ｂ（加速度検出手段）が設けられ、角速度計１５ｂから出力される角速度信号ω２は、レンズＣＰＵ１２ｂ内の積分部１８ｂで１階積分されて角度信号θ２に変換される。また、加速度計１６ｂから出力される加速度信号ａ２は、カメラＣＰＵ１２ａ内の積分部１９ｂで２階積分されて変位信号Ｙ２に変換される。

積分部１８ｂから出力された角度信号θ２は、レンズＣＰＵ１２ｂ内の敏感度調整部１２０により交換レンズ１１ｂの光学条件（光学敏感度及びズームやフォーカス状態）に基づいて利得調整されて、角度振れ補正目標値とされる。駆動部１１５ｂは、入力される角度振れ補正目標値に基づいてレンズ振れ補正部１３ａを駆動し、レンズ振れ補正部１３ａの作動により角度振れ補正が行われる。

一方、積分部１９ａが出力する変位信号Ｙ１は、バンドパスフィルタ１１０ｂにより、予め決められた（例えば５Ｈｚ）周波数成分が抽出される。また、バンドパスフィルタ１１０ａは、積分部１８ａから出力される角度信号θ１から、予め決められた（例えば５Ｈｚ）周波数成分を抽出する。比較部１１１ａは、バンドパスフィルタ１１０ａにより抽出された角度信号θ１と、バンドパスフィルタ１１０ｂにより抽出された変位信号Ｙ１との間の比率（第１の比率）を求める。なお、バンドパスフィルタ１１０ｂは、加速度計１６ａの出力に重畳する低周波の重力成分とドリフト成分を除去する目的で設けられている。一方、バンドパスフィルタ１１０ａは、角度信号θ１の信号周波数特性を、バンドパスフィルタ１１０ｂで変更された変位信号Ｙ１の周波数特性と揃える為に設けられている。

比較部１１１ａで求められる第１の比率は、振れの回転中心１１６から加速度計１６ａ迄の長さＬ１に相当する。これは、長さＬ１と角度信号θ１との積が変位信号Ｙ１となる関係に基づいている。なお、角速度計１５ａから出力される角速度信号ω１と加速度計１６ａから出力される加速度信号を１階積分した速度信号ｖ１との間の比率が長さＬ１に相当するとしてもよい。すなわち、比較部１１１ａに予め決められた周波数成分が抽出された角速度信号ω１と速度信号ｖ１を入力し、比較部１１１ａで角速度信号ω１と速度信号ｖ１との間の比率を第１の比率として求めてもよい。

同様に、積分部１９ｂが出力する変位信号Ｙ２からは、バンドパスフィルタ１１０ｃにより、予め決められた（例えば５Ｈｚ）周波数成分が抽出される。比較部１１１ｂはバンドパスフィルタ１１０ａにより抽出された角度信号θ１と、バンドパスフィルタ１１０ｃにより抽出された変位信号Ｙ２との間の比率（第２の比率）を求める。

比較部１１１ｂで求められる第２の比率は、振れの回転中心１１６から加速度計１６ｂまでの長さＬ２に相当する。これは、長さＬ２と角度信号θ１との積が変位信号Ｙ１となる関係に基づいている。なお、角速度計１５ａから出力される角速度信号ω１と加速度計１６ｂから出力される加速度信号を１階積分した速度信号ｖ２との間の比率が長さＬ２に相当するとしてもよい。すなわち、比較部１１１ｂに予め決められた周波数成分が抽出された角速度信号ω１と速度信号ｖ２を入力し、比較部１１１ｂで角速度信号ω１と速度信号ｖ２との間の比率を第２の比率として求めてもよい。

ここで比較部１１１ａ，１１１ｂが出力する比率の更新について、図２を参照して説明する。角速度計１５ａ及び加速度計１６ａ，１６ｂの信号は、振れに合わせて常に変化している。しかしながら、比較部１１１ａ，１１１ｂにおいて比率を安定して求める為に、例えば０．５秒程度の期間におけるバンドパスフィルタ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの移動平均信号を用いる。

図２において、実線の波形１２３は、バンドパスフィルタ１１０ｂからの変位信号Ｙ１、破線の波形１２４はバンドパスフィルタ１１０ａからの角度信号θ１、太線１２６ａは、期間１２５ａにおける変位信号Ｙ１と角度信号θ１との比率である。期間１２５ａは、上述した様に０．５秒設けてあり、期間１２５ｂ，１２５ｃに示す様に例えば０．１秒間隔でずらしながら、バンドパスフィルタ１１０ａ，１１０ｂからの出力の移動平均を行い、１２６ｂ、１２６ｃに示す様に比率を更新してゆく。なお、バンドパスフィルタ１１０ｃからの変位信号Ｙ２に対しても、同様にして比率を更新する。

重み付け部１１２は、計時部１２２から出力される撮影時間の経過時間を示す信号に基づいて比較部１１１ａ，１１１ｂから出力される比率に対して、重み付けを行う。なお、ここで行われる重み付けについては、詳細に後述する。

保持部１２１は、レリーズボタン１７による撮影開始操作に伴い、比較部１１１ａに対して保持信号を出力する。比較部１１１ａは、保持信号が入力された時点で得られている第１の比率を保持する。これにより、第１の比率は、撮影開始と共に固定される。例えば、図２において、矢印１２７で示すタイミングで保持部１２１から保持信号が比較部１１１ａに入力されると、その時点における比較部１１１ａの第１の比率（図２では１２６ｂ）が保持され、比較部１１１ａの出力はこの値に固定されることになる。

回転半径算出部１１３は、重み付け部１１２から出力される第１の比率または第２の比率（長さＬ１或いはＬ２）より、振れの回転中心１１６から光学系の主点１１７までの回転半径Ｌ０を算出する。具体的には、加速度計１６ａ或いは加速度計１６ｂの位置と、光学系の主点１１７との差を、長さＬ１或いはＬ２から差し引くことで、回転半径Ｌ０を求める。

乗算部１１４は、積分部１８ａの角度信号θ１に回転半径算出部１１３からの回転半径Ｌ０を乗じる事で、光学系の主点１１７における変位信号Ｙ０、即ち、平行振れ量に相当する変位量を求める。

像倍率調整部１１９は、変位信号Ｙ０に対して像倍率係数を乗ずる。光学系の主点１１７の変位が撮像素子１４の像面に与える影響は像倍率により変化し、被写体が近い時や撮影光学系の焦点距離が長い時の様に像倍率が大きい時は、その影響が大きい。その為、像倍率調整部１１９は像倍率が高い時は、低い時に比べて変位信号Ｙ０に乗ずる係数を大きくする。

回転半径算出部１１３、乗算部１１４及び像倍率調整部１１９で平行振れ検出部１１８を構成している。

係数がかけられた変位信号Ｙ０は、平行振れ補正目標値（補正量）として駆動部１１５ａに入力され、駆動部１１５ａは、入力された平行振れ補正目標値に基づいて撮像素子振れ補正部１４ａを駆動する。そして撮像素子振れ補正部１４ａの作動により平行振れ補正が行われる。

なお、図１に示す例においては、交換レンズ１１ｂのレンズ振れ補正部１３ａで角度振れ補正、カメラ本体１１ａの撮像素子振れ補正部１４ａで平行振れ補正を行っている。しかしながら、レンズ振れ補正部１３ａで平行振れ補正、撮像素子振れ補正部１４ａで角度振れ補正を行ってもよく、また各々の振れ補正部が平行振れと角度振れを同時に補正する様に制御してもよい。

本実施形態では、重み付け部１１２は、計時部１２２の信号に基づいて比較部１１１ａ，１１１ｂから出力される比率に対して重み付けを行う。以下、重み付け部１１２で行う重み付けについて説明する。

図３の波形２１は、加速度計１６ａから出力される加速度信号であり、横軸は時間、縦軸は加速度計１６ａの出力を示している。また、波形２１ａは加速度計１６ａからの高周波の大きな加速度信号部分であり、カメラ本体１１ａのシャッタなどメカニカルな駆動機構の動作による振動の影響で発生している。その為、この期間は、加速度計１６ａから出力される加速度信号を平行振れ検出（すなわち、変位信号Ｙ０の検出）に用いることができない。

そこで、高周波の加速度信号が発生している期間は、発生前に加速度信号と角速度信号から求めた比率を保持し、その比率と期間ｔ２３の間に変化する角速度信号とに基づいて平行振れ検出を行う。図１を用いて説明すると、この期間ｔ２３では、重み付け部１１２は、前述した様に保持部１２１からの保持信号に応じて比較部１１１ａに保持された、更新されない第１の比率（固定比率）の重みを１、比較部１１１ｂからの第２の比率の重みを０にする。これにより、平行振れ検出部１１８は、更新されない第１の比率（固定比率）を用いて平行振れ検出を行うことになる。

そして、高周波の信号が発生していない期間ｔ２４では、その間に変化する加速度信号と角速度信号から求めた更新される第２の比率（変化比率）と期間ｔ２４の間に変化する角速度信号とに基づいて平行振れ検出を行う。図１を用いて説明すると、この期間ｔ２４では、重み付け部１１２は、比較部１１１ｂの第２の比率の重みを１、更新されない第１の比率の重みを０にする。これにより、平行振れ検出部１１８は、第２の比率の重みを用いて平行振れ検出を行うことになる。

振れの回転半径Ｌ０は時間経過と共に変化しているが、この変化は急峻ではないのでシャッタの振動の様に短い期間ｔ２３では比率を固定しても平行振れ検出精度の劣化は少ない。一方、シャッタの振動発生後の期間ｔ２４は長いので、そのまま比率を固定してしまうと、その間に変化する回転半径Ｌ０が平行振れ検出精度を下げてしまう。

そこで本実施形態では、期間ｔ２４においては回転半径Ｌ０を更新する様に制御することで、平行振れの検出精度を保つ。図２を用いて説明した様に、比較部１１１ｂで得られる第２の比率は、移動平均化されている為に、例えば０．１秒ごとに回転半径Ｌ０が変化することになる。

なお、期間ｔ２３より前の撮影準備期間では、固定される前の第１の比率の重みを１、第２の比率を０として、第１の比率を用いて平行振れ検出を行う。これは、交換レンズ１１ｂ側の加速度計１６ｂは、撮影準備期間中に駆動されるフォーカスレンズやズームレンズなどの振動の影響を受ける可能性があるためである。また、加速度計１６ｂのほうが加速度計１６ａよりも検出精度がよい場合や、撮影準備期間中でも加速計１６ｂに与えるレンズ駆動系の影響が無視できる場合など、第１の比率と第２の比率を加重平均したほうがＬ０を精度よく求めることができることも考えられる。そのため、期間ｔ２３より前の撮影準備期間では、固定される前の第１の比率の重みが第２の比率の重みよりも大きければ、第２の比率を０としなくてもよい。すなわち、固定比率は、第１の比率だけに基づく比率の他に、第１の比率と第２の比率とに基づく比率も含むものである。

図４は、外乱による振動が発生していない場合に、常時変化する比率で平行振れ検出した波形３１（太い破線）と、常時固定比率で平行振れ検出した波形３２（細い破線）を併記したグラフである。回転半径Ｌ０が固定された波形３２と回転半径Ｌ０が変化する波形３１とでは、例えば期間ｔ２３の様に短期間では両者の差は少ないが、期間ｔ２４の様に長期間では差が出てくる。しかしながら、回転半径Ｌ０を変化させるために加速度計の信号を常に使用していると、上述した様にシャッタ駆動などの外乱による振動発生時に正しい平行振れ検出ができなくなる。

そこで、外乱振動が予測される期間は固定比率を用い、そうでないときは変化比率を用いることで、外乱に強く、且つ長期間でも安定した平行振れ検出ができるようにする。

図５（ａ）における破線の波形４１と実線の波形４２は、それぞれ、期間ｔ２３においては固定比率、期間ｔ２４においては変化比率を用いた平行振れ検出結果であり、２つの波形の違いは、固定比率から変化比率に切り替えるときの連続性処理の違いにある。

図５（ｂ）は、図５（ａ）における固定比率から変化比率への切り替えタイミングｔ４３周辺の時間軸を拡大した図であり、切り替え期間ｔ５１において破線の波形４１は不連続になっている。これは図１において固定比率として用いていた比較部１１１ａが出力する第１の比率から変化比率として用いる比較部１１１ｂが出力する第２の比率に単純に切り替えた時に互いの比率に差が生じている為である。それに対して波形４２は比率切り替え時に、比率間の誤差分を差し引いている。その為、切り替え前後の波形の連続性が保たれ、変動の無い平行振れ検出が可能になる。

図６は、第１の実施形態における平行振れ補正処理のフローチャートであり、このフローチャートに示す処理はカメラＣＰＵ１２ａ内で行われる。なお、この処理は、カメラ本体１１ａの電源オンやレリーズボタン１７の半押し動作等により、開始される。

処理が開始されると、まずＳ６０１において、重み付け部１１２は、比較部１１１ａ，１１１ｂから、それぞれ第１の比率及び第２の比率の入力を開始する。ここでは、上述した様に、予め決められた時間間隔（例えば、０．１秒間隔）で第１の比率及び第２の比率が入力される。また、重み付け部１１２は、第１の比率の重みを１に、第２の比率の重みを０とすることで、比較部１１１ａから出力される第１の比率を回転半径算出部１１３に出力する。

Ｓ６０２では、レリーズボタン１７により撮影開始操作が行われたか否かを判定し、撮影開始操作が行われた場合はＳ６０３に進み、そうでない場合はＳ６０２において、レリーズボタン１７により撮影開始操作が行われるまで待機する。

Ｓ６０３では、保持部１２１は保持信号を比較部１１１ａに出力し、比較部１１１ａは、レリーズボタン１７による撮影開始操作時点における第１の比率を示す信号をホールド（固定）する。さらに、計時部１２２では、撮影時間Ｔの計測を開始する。

Ｓ６０４では、計時部１２２からの信号に基づいて、撮影時間Ｔが所定時間Ｔ０を経過したか否かを判定する。所定時間Ｔ０が経過してない場合は、Ｓ６０５に進み、所定時間Ｔ０を経過した場合にはシャッタ動作など振動の発生の可能性は低くなるのでＳ６０６に進む。なお、ここでの所定時間Ｔ０は、外乱振動が予測される期間（図３に示すｔ２３）を含むように設定する。

Ｓ６０５では、シャッタ動作など振動の発生が予想される為、重み付け部１１２はＳ６０３で保持された第１の比率の重みを１にし、第２の比率の重みを０にする。そして、Ｓ６０７において、第１の比率に基づいて振れの回転半径Ｌ０を求め、撮像素子振れ補正部１４ａによる平行振れ補正を行い、Ｓ６０４に戻って、上記処理を繰り返す。

一方、Ｓ６０６では、予め決められた時間間隔で入力される第２の比率の重みを１にし、第１の比率の重みを０にする。そして、Ｓ６０８において、第２の比率に基づいて振れの回転半径Ｌ０を求め、撮像素子振れ補正部１４ａによる平行振れ補正を行う。なお、平行振れ補正中に、Ｓ６０５で用いた比率からＳ６０６で用いた比率に移行する時にはＳ６０８で接続処理が行われ、図５（ｂ）を用いて説明した様にして、Ｓ６０５で用いた比率からＳ６０６で用いた比率に連続的に変化させる。なお、加速度計１６ａのほうが加速度計１６ｂよりも検出精度がよい場合など、第１の比率と第２の比率を加重平均したほうがＬ０を精度よく求めることができることも考えられる。そのため、所定時間Ｔ０の経過後は、第２の比率の重みが第１の比率の重みよりも大きければ、第１の比率を０としなくてもよい。ただし、所定時間Ｔ０の経過前の比率からの移行中は所定時間Ｔ０の経過後であっても第２の比率の重みが第１の比率の重みよりも大きくなくてもよい。

次に、Ｓ６０９において撮影が終了したか（撮影時間Ｔが予め決められた露光時間を経過したか）を判断する。終了していなければＳ６０８に戻って、変化比率である第２の比率を用いた上記処理を繰り返し、終了していれば、Ｓ６０２に戻って上記処理を繰り返す。

なお、第１の比率の固定を解除するタイミングや、第１の比率の重みを１に、第２の比率を０に戻すタイミングについては、撮影が終了してから、次にレリーズボタン１７が操作される前の間の適当なタイミングで行えば良い。

以上説明した様に、外乱振動による影響が予想される撮影開始後は、撮影開始前に固定した固定比率を用い、外乱振動による影響が無いと予想される所定時間経過後は、随時変化する変化比率を用いて平行振れ補正を行う。これにより、撮影中も安定した平行振れ補正を行うことができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図７は、第２の実施形態におけるカメラ本体７０ａと、カメラ本体７０ａに着脱可能な交換レンズ１１ｂとを有する撮像システム７０の断面を示す模式図と、撮像システム７０における防振システムの制御構成を示すブロック図である。なお、図１に示すものと同様の構成には同じ参照番号を付し、適宜説明を省略する。

第２の実施形態と第１の実施形態とは、以下の２点において異なる。
１．カメラ本体に搭載された角速度計及び加速度計からの信号に基づく回転半径Ｌ０の演算は行わず、姿勢演算により逐次平行振れを検出する。
２．重み付け部は、時間に基づく制御ではなく、衝撃発生量に応じて重み付けを変更する。

図７において、角速度計１５ｂからの角速度信号ωは、積分部１８ａ及び積分部１８ｂに出力される。積分部１８ａでは、入力した角速度信号ωを積分して角度信号θに変換する。また、加速度計１６ｂからの加速度信号ａは、積分部１９ｂにより２階積分されて変位信号Ｙに変換される。

バンドパスフィルタ１１０ａ，１１０ｂは、積分部１８ａ，１９ｂから出力される角度信号θ及び変位信号Ｙから、予め決められた（例えば５Ｈｚ）周波数成分を抽出する。比較部１１１ｂは、バンドパスフィルタ１１０ａ，１１０ｂの信号の比率を求める。これは振れの回転中心１１６から加速度計１６ｂまでの長さＬ２となる。また、比率は、図２を用いて説明した様に撮影前に０．５秒の移動平均で、０．１秒間隔で更新される。Ｌ２の求めかたは、第１の実施形態と同様であり、角速度信号ωと速度信号ｖから求めてよい。

保持部１２１は、比較部１１１ｂに、露光開始時における比較部１１１ｂの信号を保持させる。

回転半径算出部１１３は、撮影開始時に保持された比較部１１１ｂの信号と、光学系の主点１１７と加速度計１６ｂの位置の差から、回転半径Ｌ０を求める。

乗算部１１４は、回転半径算出部１１３により算出された回転半径Ｌ０と、積分部１８ａからの角度信号θとを乗算して、光学系の主点１１７における第１の変位信号Ｙ０Ｌ、即ち、第１の平行振れ量を求める。

像倍率調整部１１９ａは、被写体距離と光学系の焦点距離より像倍率を求め、像倍率で第１の変位信号Ｙ０Ｌを調整して撮像素子１４の撮像面における第１の像面振れ量（補正量）を求める。像倍率調整部１１９ａで求められた第１の像面振れ量は重み付け部１１２に出力される。

一方、カメラ本体７０ａには、異なる３軸回りの角速度を検出する角速度計７１と、異なる３軸方向の加速度を検出する加速度計７２が設けられている。角速度計７１と加速度計７２からの信号は、姿勢検出部７３に入力する。

姿勢検出部７３は、ナビゲーションや自立安定装置などで公知のストラップダウン法を用い、３軸方向の加速度信号及び３軸回りの角速度信号から、カメラ座標系と静止座標系との間の座標変換マトリクスを演算する。そして求めた座標マトリクスに基づいて光学系の主点１１７における第２の変位信号Ｙ０Ｃ、即ち、第２の平行振れ量（補正量）を算出する。

姿勢検出部７３より得られた第２の変位信号Ｙ０Ｃは、像倍率調整部１１９ｂにより撮像素子１４の撮像面における第２の像面振れ量に換算され、重み付け部１１２に出力される。

重み付け部１１２は、衝撃検出部７４により検出される衝撃量に応じて、像倍率調整部１１９ａからの第１の像面振れ量と、像倍率調整部１１９ｂからの第２の像面振れ量に対して重み付けを行い、平行振れ補正目標値として駆動部１１５ａに出力する。

具体的には、撮影開始から衝撃検出部７４により検出されるシャッタ駆動などによる衝撃が収まるまでの間は、第１の像面振れ量の重みを１にし、第２の像面振れ量の重みを０にする。そして、衝撃検出部７４により検出される衝撃が収まると、第１の像面振れ量の重みを０にし、第２の像面振れ量の重みを１にする。

撮像素子振れ補正部１４ａは、駆動部１１５ａの信号に基づいて平行振れ補正を行う。

なお、重み付け部１１２による重み付けの切り替え前後は、図５（ｂ）で説明した手法と同様に、平行振れ目標値の連続性を保つための処理を行う。

また、図７においては、像倍率調整部１１９ａ，１１９ｂの信号が重み付け部１１２に入力する構成を示したが、本発明はこれに限られるものでは無い。例えば、乗算部１１４が出力する第１の変位信号Ｙ０Ｌと姿勢検出部７３が出力する第２の変位信号Ｙ０Ｃを重み付け部１１２に直接入力し、重み付け部１１２から出力される信号を像倍率調整部により調整した信号を駆動部１１５ａに出力してもよい。

また、図７においては、カメラ本体７０ａ側に３軸の加速度計及び角速度計を設け、姿勢検出部において姿勢検出を行っているが、この機能を交換レンズ１１ｂ側に設けてもよい。

図８は、第２の実施形態における平行振れ補正処理のフローチャートであり、このフローチャートに示す処理はカメラＣＰＵ１２ａ内で行われる。なお、この処理は、カメラ本体７０ａの電源オンやレリーズボタン１７の半押し動作等により、開始される。

処理が開始されると、まずＳ８０１において、重み付け部１１２は、像倍率調整部１１９ａ，１１９ｂから、それぞれ第１の像面振れ量及び第２の像面振れ量の入力を開始する。

Ｓ８０２では、レリーズボタン１７により撮影開始操作が行われたか否かを判定し、撮影開始操作が行われた場合はＳ８０３に進み、そうでない場合はＳ８０２において、レリーズボタン１７により撮影開始操作が行われるまで待機する。

Ｓ８０３では、保持部１２１は保持信号を比較部１１１ｂに出力し、レリーズボタン１７による撮影開始操作時点における比率（Ｌ２）を示す信号をホールド（固定）する。

Ｓ８０４では、撮影開始操作後に衝撃検出部７４にシャッタ駆動などの衝撃振動が入力し、その衝撃振動が継続しているか否かを判定する。そして衝撃振動が継続している場合はＳ８０５に進み、衝撃振動が所定値以下になるとＳ８０６に進む。

Ｓ８０５では、シャッタ動作など振動が継続しているため、重み付け部１１２は、像倍率調整部１１９ａからの第１の像面振れ量の重みを１にし、像倍率調整部１１９ｂからの第２の像面振れ量の重みを０にする。そして、Ｓ８０７において、第１の像面振れ量に基づいて撮像素子振れ補正部１４ａによる平行振れ補正を行い、Ｓ８０４に戻って、上記処理を繰り返す。なお、第１の実施形態と同様に、撮影準備期間中でも加速計１６ｂに与えるレンズ駆動系の影響が無視できる場合など、第１の像面振れ量の重みが第２の像面振れ量の重みよりも大きければ、第２の像面振れ量の重みを０としなくてもよい。

一方、Ｓ８０６では、第２の像面振れ量の重みを１にし、第１の像面振れ量の重みを０にする。そして、Ｓ８０８において、第２の像面振れ量に基づいて撮像素子振れ補正部１４ａによる平行振れ補正を行う。なお、平行振れ補正中に、Ｓ８０５の第１の像面振れ量からＳ８０６の第２の像面振れ量に移行する時にはＳ８０８で接続処理が行われ、図５（ｂ）を用いて説明した様にして、平行振れ目標値は連続的にその値を変化させる。

次に、Ｓ８０９において撮影が終了したかを判断する。終了していなければＳ８０８に戻って、第２の像面振れ量に基づいて平行振れ補正を繰り返し、終了していれば、Ｓ８０２に戻って上記処理を繰り返す。

また、比較部１１１ｂにおける比率の固定の解除は、衝撃振動が所定値以下になってから、次にレリーズボタン１７が操作される前の間の適当なタイミングで行えば良い。

以上説明した様に本第２の実施形態によれば、外乱振動が収まるまでは、交換レンズの加速度計と角速度計の信号から求まる比率を平均して固定した固定比率を用いて平行振れ検出を行う。そして、外乱振動が収まった後は、カメラ本体の加速度計と角速度計の信号に基づく姿勢検出部の信号に基づいて平行振れ検出を行う。これにより、撮影中も安定した平行振れ補正を行うことができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図９は、第３の実施形態におけるカメラ本体９０ａと、カメラ本体９０ａに着脱可能な交換レンズ１１ｂとを有する撮像システム９０の断面を示す模式図と、撮像システム９０における防振システムの制御構成を示すブロック図である。なお、図１に示すものと同様の構成には同じ参照番号を付し、適宜説明を省略する。

なお、第３の実施形態と、第１及び第２の実施形態とは、以下の２点において異なる。
１．交換レンズに搭載された加速度計を衝撃発生量に応じて使い分ける。
２．レンズ振れ補正部で角度振れと平行振れの補正を行う。

また、第２の実施形態では、角速度計１５ａ，１５ｂ及び加速度計１６ａ，１６ｂをそれぞれカメラ本体７０ａ及び交換レンズ１１ｂに設けていたが、第３の実施形態では、交換レンズ１１ｂにのみ、角速度計１５ｂ及び加速度計１６ｂが設けられている。

角速度計１５ｂからの角速度信号ωと加速度計１６ｂからの加速度信号ａは、それぞれ積分部１８ｂ，１９ｂに入力されて、角度信号θと変位信号Ｙに変換される。そして、バンドパスフィルタ１１０ａ、１１０ｃにより、予め決められた（例えば５Ｈｚ）周波数成分のみ抽出されたのち、比較部１１１ｂにより振れの回転中心１１６から加速度計１６ｂまでの長さＬ２としての比率が求められる。Ｌ２の求めかたは、第１の実施形態と同様であり、角速度信号ωと速度信号ｖから求めてよい。

図２を用いて説明したように、比較部１１１ｂの比較結果は比率の移動平均で更新される。そして、第３の実施形態においては、レリーズボタン１７による撮影開始操作に伴い、保持部１２１が比較部１１１ｂに対して保持信号を出力することで、移動平均の更新を停止し、比率を固定する（固定比率）。そして、衝撃検出部７４が、カメラ内の衝撃発生量が所定より少なくなったことを検出すると、保持部１２１が、保持信号の出力を停止し、比率の更新を再開させる（変化比率）。このように、第３の実施形態における保持部１２１は、固定比率と変化比率とを切り替える役割を担っている。

また、積分部１８ｂで求められた角度信号θは、敏感度調整部１２０を介して駆動部１１５ｂにも入力しており、これによりレンズ振れ補正部１３ａは角度振れ補正を始める。

比較部１１１ｂの信号は回転半径算出部１１３に入力されて、振れの回転中心１１６から光学系の主点１１７までの長さ（回転半径Ｌ０）が求められる。得られた回転半径Ｌ０と積分部１８ｂの角度信号が乗算部１１４で乗算されることで光学系の主点１１７における変位信号Ｙ０、即ち、平行振れ量が求められる。変位信号Ｙ０は像倍率調整部１１９により撮像素子１４の撮像面における像面振れ量に換算され、平行振れ補正目標値（補正量）として駆動部１１５ｂに入力され、レンズ振れ補正部１３ａは駆動部１１５ｂの出力により平行振れ補正を始める。

上述した様に、平行振れ補正は撮影開始からカメラのシャッタ駆動などの衝撃が収まるまでは固定比率から求めた回転半径Ｌ０と角速度計１５ｂの信号とを用いて行い、衝撃が収まった後は変化比率から求めた回転半径Ｌ０と角速度計１５ｂの信号とを用いて行う。

図１０は、第３の実施形態における平行振れ補正処理のフローチャートであり、このフローチャートに示す処理はレンズＣＰＵ１２ｂ内で行われる。なお、第２の実施形態と同様の処理には同じステップ番号を付している。また、この処理は、カメラ本体９０ａの電源オンやレリーズボタン１７の半押し動作等により、開始される。

処理が開始されると、Ｓ８０２において、レリーズボタン１７により撮影開始操作が行われたか否かを判定し、撮影開始操作が行われた場合はＳ１００１に進み、そうでない場合はＳ８０２において、レリーズボタン１７により撮影開始操作が行われるまで待機する。

Ｓ１００１では、保持部１２１は保持信号を比較部１１１ｂに出力し、比較部１１１ｂは、比率の更新を停止して、その時点における比率を示す信号をホールド（固定）する。

Ｓ８０４では、撮影開始操作後に衝撃検出部７４にシャッタ駆動などの衝撃振動が入力し、その衝撃振動が継続しているか否かを判定する。そして衝撃振動が継続している場合はＳ１００２に進み、衝撃振動が所定以下になるとＳ１００５に進む。

Ｓ１００２では、シャッタ動作など振動が継続しているため、保持部１２１は比較部１１１ｂの比率の更新を停止したまま、固定比率と角度信号θとに基づいてレンズ振れ補正部１３ａによる平行振れ補正を行い、Ｓ８０４に戻って、上記処理を繰り返す。

一方、Ｓ１００５では、保持部１２１は、比較部１１１ｂの比率の更新を再開する（変化比率）。このように、衝撃振動が収まると、比率の更新が再開される。そして、Ｓ８０７において、Ｓ１００５で得られる変化比率と角度信号θとに基づいて、レンズ振れ補正部１３ａにより平行振れ補正を行う。なお、平行振れ補正中に、比較部１１１ｂの比率の更新を再開した場合、Ｓ８０７において接続処理が行われ、図５（ｂ）を用いて説明した様にして、平行振れ目標値は連続的にその値を変化させる。

次に、Ｓ８０９において撮影が終了したかを判断する。終了していなければＳ８０７に戻って、更新された比率に基づいて平行振れ補正を繰り返し、終了していれば、Ｓ８０２に戻って上記処理を繰り返す。

以上説明した様に、外乱振動が収まるまでは加速度計と角速度計の信号から求まる比率を平均して固定した固定比率を用いて平行振れ検出を行い、外乱振動が収まった後は、加速度計と角速度計の信号から求まる比率を更新しながら平行振れ検出を行う。これにより、撮影中も安定した平行振れ補正を行うことができる。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１１は、第４の実施形態におけるカメラ本体９０ａと、カメラ本体９０ａに着脱可能な交換レンズ１１ｂとを有する撮像システム９０の断面を示す模式図と、撮像システム９０における防振システムの制御構成を示すブロック図である。図９に示す構成とは、レンズＣＰＵ１２ｂによる処理の内容が異なる。なお、図９に示すものと同様の構成には同じ参照番号を付し、適宜説明を省略する。

第４の実施形態では、露光時間に基づいて保持部１２１が比較部１１１ｂの固定比率と変化比率とを切り替える点が第３の実施形態とは異なる。

図１１において、保持部１２１には、露光時間検出部１１０１の信号が入力する。保持部１２１は、露光時間検出部１１０１から入力される静止画の露光時間が、例えば１／１０秒のように短い時は、露光開始前に求めた比較部１１１ｂの比率を更新しないように制御する。そして、比較部１１１ｂからは固定された比率信号（固定比率）が回転半径算出部１１３に入力される。また、保持部１２１は、露光時間検出部１１０１から入力される静止画の露光時間が、例えば１／８秒のように長い時は、比較部１１１ｂの比率を移動平均して更新する。そして、比較部１１１ｂからは変化比率が回転半径算出部１１３に入力される。

露光時間が短い時は、回転半径Ｌ０の変動が少ないために、固定比率としても平行振れの検出精度を保つことができ、露光時のシャッタ動作などの外乱振動による加速度計誤差は平行振れ検出結果に重畳されない。また、露光時間が長い時は露光時のシャッタ動作などの外乱振動による加速度計誤差は平行振れ検出結果に重畳されることになるが、露光時間における外乱振動に占める割合が少ないために、その誤差が像劣化に及ぼす影響は少ない。

図１２は、第４の実施形態における平行振れ補正処理のフローチャートであり、このフローチャートに示す処理はレンズＣＰＵ１２ｂ内で行われる。なお、第２の実施形態と同様の処理には同じステップ番号を付している。また、この処理は、カメラ本体９０ａの電源オンやレリーズボタン１７の半押し動作等により、開始される。

処理が開始されると、Ｓ１２０１では、露光時間検出部１１０１から入力される露光時間が予め決めあれた露光時間よりも短いかどうかを判定する。短い時はＳ１２０２に進み、短くなければＳ１２０３に進む。

Ｓ１２０２において、保持部１２１は保持信号を比較部１１１ｂに出力し、比較部１１１ｂは、比率の更新を停止して、その時点における比率を示す信号をホールド（固定）する。一方、Ｓ１２０３では、保持部１２１は比較部１１１ｂの比率を更新したままにする。

Ｓ８０２では、レリーズボタン１７により撮影開始操作が行われたか否かを判定し、撮影開始操作が行われた場合はＳ８０７に進み、そうでない場合はレリーズボタン１７により撮影開始操作が行われるまで待機する。

Ｓ８０７では、Ｓ１２０２で得られる固定比率またはＳ１２０３で得られる変化比率と、角度信号とに基づいて、レンズ振れ補正部１３ａにより平行振れ補正を行い、Ｓ８０９に進む。

Ｓ８０９では、撮影が終了したかを判断し、終了していなければＳ８０７に戻って、平行振れ補正を繰り返し、終了していれば、Ｓ１２０１に戻って上記処理を繰り返す。

なお、Ｓ１２０２の後、比較部１１１ｂにおける比率の固定の解除は、撮影が終了してから、次に露光時間の判定を行う前の間の適当なタイミングで行えば良い。

以上説明した様に本第４の実施形態によれば、露光時間が短い時は加速度計と角速度計の信号から求まる比率を更新せずに平行振れ検出を行い、露光時間が長い時は加速度計と角速度計の信号から求まる比率を更新しながら平行振れ検出を行う。これにより、撮影中も安定した平行振れ補正を行うことができる。

＜他の実施形態＞
なお、上述した第１乃至第４の実施形態では、撮像システムに搭載された防振制御装置について説明したが、本発明はこれに限られるものでは無く、外乱による振れが発生する可能性のある、防振制御を必要とする装置に適用することが可能である。その場合、外乱の発生に応じて、制御すればよい。

また、本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１２ａ：カメラＣＰＵ、１２ｂ：レンズＣＰＵ、１５ａ，１５ｂ，７１：角速度計、１６ａ，１６ｂ，７２：加速度計、１１１ａ，１１１ｂ：比較部、１１２：重み付け部、１１３：回転半径算出部、１１８，１１８ａ，１１８ｂ：平行振れ検出部、１２１：保持部、１２２：計時部、７３：姿勢検出部、７４：衝撃検出部、１１０１：露光時間検出部

Claims (16)

1. 角速度信号に基づいて得られる第１の信号と、加速度信号に基づいて得られる第２の信号とから、振れの回転半径を求める第１の演算手段と、
   前記回転半径と前記角速度信号とから、平行振れ量を求める第２の演算手段と、
   前記平行振れ量から、平行振れを補正するための補正量を求める第３の演算手段と、を有し、
   前記第２の演算手段は、予め決められた条件に応じて、撮影開始前に求めた前記回転半径を用いて撮影開始後の前記平行振れ量を求めるか、撮影開始後に求めた前記回転半径を用いて撮影開始後の前記平行振れ量を求めるか、を変更することを特徴とする防振制御装置。
2. 前記加速度信号は、本体から出力される第１の加速度信号と、前記本体に装着されたレンズ装置から出力される第２の加速度信号とを含み、
   前記第２の演算手段は、前記予め決められた条件を満たす場合に、前記第１の加速度信号に基づく第１の距離の重みを前記第２の加速度信号に基づく第２の距離の重みよりも大きくして撮影開始前に求めた前記回転半径を用いて撮影開始後の前記平行振れ量を求め、
   前記予め決められた条件を満たさない場合に、前記第２の加速度信号に基づく前記第２の距離の重みを前記第１の加速度信号に基づく前記第１の距離の重みよりも大きくして撮影開始後に求めた前記回転半径を用いて撮影開始後の前記平行振れ量を求める
   ことを特徴とする請求項１に記載の防振制御装置。
3. 前記第２の演算手段は、前記予め決められた条件を満たす場合から前記予め決められた条件を満たさない場合に変わったとき、前記第１の距離の重みが前記第２の距離の重みよりも大きい状態から、前記第１の距離の重みが前記第２の距離の重みよりも小さい状態へ変化するように重みを変更させることを特徴とする請求項２に記載の防振制御装置。
4. 本体に装着されたレンズ装置に備えられた角速検出手段から出力される角速度信号から繰り返し得られる角度信号と、前記レンズ装置に備えられた加速度検出手段から出力される加速度信号から繰り返し得られる変位信号とから、振れの回転中心から光学系の主点までの回転半径を繰り返し求める第１の演算手段と、
   前記回転半径と前記角度信号とから、第１の平行振れ量を繰り返し求める第２の演算手段と、
   前記本体に備えられた角速度検出手段からの角速度信号と、前記本体に備えられた加速度検出手段からの加速度信号とから、前記本体の姿勢の変位を検出して、第２の平行振れ量を検出する第４の演算手段と、
   前記第１の平行振れ量および第２の平行振れ量から、平行振れを補正するための補正量を求める第３の演算手段と、を有し、
   前記第３の演算手段は、予め決められた条件を満たす場合に、前記第１の平行振れ量から前記補正量を求め、前記予め決められた条件を満たさない場合に、前記第２の平行振れ量から前記補正量を求める
   ことを特徴とする防振制御装置。
5. 前記予め決められた条件は、外乱による振動が発生している期間であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の防振制御装置。
6. 前記予め決められた条件は、撮影が指示されてから、所定時間が経過するまでの間であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の防振制御装置。
7. 前記予め決められた条件は、撮影が指示されてから、衝撃検出手段により検出される衝撃振動が予め決められた値以下になるまでの間であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の防振制御装置。
8. 前記予め決められた条件は、露光時間が予め決められた時間よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の防振制御装置。
9. 更に、前記第３の演算手段により求められた前記補正量に基づいて、防振を行う防振手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の防振制御装置。
10. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の防振制御装置と、
    前記第３の演算手段により求められた前記補正量に基づいて、防振を行う防振手段を有することを特徴とする撮像システム。
11. 前記撮像システムは、カメラ本体と、カメラ本体に装着されるレンズ装置とを含み、
    前記防振手段は、前記レンズ装置に含まれる防振レンズを含むことを特徴とする請求項１０に記載の撮像システム。
12. 前記撮像システムは、撮影を行うための撮像素子を含むカメラ本体を有し、
    前記防振手段は、前記撮像素子を光軸に対して垂直な平面上で駆動する駆動手段を含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の撮像システム。
13. 演算手段が、角速度信号に基づいて得られる第１の信号と、加速度信号に基づいて得られる第２の信号とから、振れの回転半径を求める第１の演算工程と、
    前記演算手段が、前記回転半径と前記角速度信号とから、平行振れ量を求める第２の演算工程と、
    前記演算手段が、前記平行振れ量から、平行振れを補正するための補正量を求める第３の演算工程と、を有し
    前記第２の演算工程では、予め決められた条件に応じて、撮影開始前に求めた前記回転半径を用いて撮影開始後の前記平行振れ量を求めるか、撮影開始後に求めた前記回転半径を用いて撮影開始後の前記平行振れ量を求めるか、を変更することを特徴とする防振制御方法。
14. 演算手段が、本体に装着されたレンズ装置に備えられた角速検出手段から出力される角速度信号から繰り返し得られる角度信号と、前記レンズ装置に備えられた加速度検出手段から出力される加速度信号から繰り返し得られる変位信号とから、振れの回転中心から光学系の主点までの回転半径を繰り返し求める第１の演算工程と、
    前記演算手段が、前記回転半径と前記角度信号とから、第１の平行振れ量を繰り返し求める第２の演算工程と、
    前記演算手段が、前記本体に備えられた角速度検出手段からの角速度信号と、前記本体に備えられた加速度検出手段からの加速度信号とから、前記本体の姿勢の変位を検出して、第２の平行振れ量を検出する第３の演算工程と、
    前記演算手段が、前記第１の平行振れ量および第２の平行振れ量から、平行振れを補正するための補正量を求める第４の演算工程と、を有し、
    前記第４の演算工程では、予め決められた条件を満たす場合に、前記第１の平行振れ量から前記補正量を求め、前記予め決められた条件を満たさない場合に、前記第２の平行振れ量から前記補正量を求める
    ことを特徴とする防振制御方法。
15. コンピュータを、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の防振制御装置の各手段として機能させるためのプログラム。
16. 請求項１５に記載のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。

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