レンズ鏡筒および撮像装置
【課題】手振れ補正をより高い精度で行うことが可能なレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】振動を検出して、振動に応じた検出信号を出力する振動検出部２２０と、光軸と交差する方向に移動可能な振れ補正光学系２１２を有する振れ補正部と、像振れを補正するように振れ補正部を駆動させる駆動部２７３と、撮像素子で撮像された画像信号に基づいた被写体の動きベクトル量を受信する受信部と、検出信号に基づいて、像振れ量を演算する像振れ量演算部２４１と、振れ補正光学系の位置に応じて、振れ補正光学系を、振れ補正光学系の可動範囲中心に移動させるための向心力をバイアス量として演算するバイアス量演算部２６１と、像振れ量と、バイアス量を重畳した像振れ量との差をバイアス残差として算出するバイアス残差演算部２８１と、バイアス残差と、動きベクトル量に対応する振れ補正光学系の振れ残差とを比較し、該比較結果に基づいて、バイアス量を変更する制御部２８１，２８４とを備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
【解決手段】振動を検出して、振動に応じた検出信号を出力する振動検出部２２０と、光軸と交差する方向に移動可能な振れ補正光学系２１２を有する振れ補正部と、像振れを補正するように振れ補正部を駆動させる駆動部２７３と、撮像素子で撮像された画像信号に基づいた被写体の動きベクトル量を受信する受信部と、検出信号に基づいて、像振れ量を演算する像振れ量演算部２４１と、振れ補正光学系の位置に応じて、振れ補正光学系を、振れ補正光学系の可動範囲中心に移動させるための向心力をバイアス量として演算するバイアス量演算部２６１と、像振れ量と、バイアス量を重畳した像振れ量との差をバイアス残差として算出するバイアス残差演算部２８１と、バイアス残差と、動きベクトル量に対応する振れ補正光学系の振れ残差とを比較し、該比較結果に基づいて、バイアス量を変更する制御部２８１，２８４とを備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ鏡筒および撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、角速度センサなどのセンサを用いて手振れを検出し、手振れ補正を行う技術が知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７１３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、手振れを検出するためのセンサの出力が、周囲温度などの撮影環境に応じて変動してしまい、手振れ補正を高い精度で行えない場合があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、手振れ補正をより高い精度で行うことが可能なレンズ鏡筒を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、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、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって本発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
［１］本発明に係るレンズ鏡筒は、振動を検出して、振動に応じた検出信号を出力する振動検出部（２２０）と、光軸と交差する方向に移動可能な振れ補正光学系（２１２）を有する振れ補正部と、像振れを補正するように前記振れ補正部を駆動させる駆動部（２７３）と、撮像素子（１１０）で撮像された画像信号に基づいた被写体の動きベクトル量を受信する受信部と、前記検出信号に基づいて、像振れ量を演算する像振れ量演算部（２４１）と、前記振れ補正光学系の位置に応じて、前記振れ補正光学系を、前記振れ補正光学系の可動範囲中心に移動させるための向心力をバイアス量として演算するバイアス量演算部（２６１）と、前記像振れ量と、前記バイアス量を重畳した像振れ量との差をバイアス残差として算出するバイアス残差演算部（２８１）と、前記バイアス残差と、前記動きベクトル量に対応する前記振れ補正光学系の振れ残差とを比較し、該比較結果に基づいて、前記バイアス量を変更する制御部（２８１，２８４）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
［２］上記レンズ鏡筒に係る発明において、前記制御部（２８１，２８４）は、前記バイアス残差と前記振れ残差との差が、第１の基準値よりも大きい場合には、前記バイアス量を小さくなるように変更し、前記差が、第２の基準値よりも小さい場合には、前記バイアス量を大きくなるように変更するように構成することができる。
【０００９】
［３］上記レンズ鏡筒に係る発明において、前記像振れ量演算部（２４１）は、前記バイアス残差と前記振れ残差との比較の結果に基づいて、前記像振れ量を変更するように構成することができる。
【００１０】
［４］上記レンズ鏡筒に係る発明において、前記制御部（２８１，２８４）は、前記像振れ量が極大値を示した際に、前記バイアス量を変更するように構成することができる。
【００１１】
［５］上記レンズ鏡筒に係る発明において、前記受信部は、撮像素子の露光を開始するための露光開始信号を受信可能となっており、前記制御部（２８１，２８４）は、前記露光開始信号を受信した場合に、前記バイアス量を変更するように構成することができる。
【００１２】
[６]本発明に係る撮像装置は、振動を検出して、振動に応じた検出信号を出力する振動検出部（２２０）と、光軸と交差する方向に移動可能な撮像素子（１１０）を有する振れ補正部と、像振れを補正するように前記振れ補正部を駆動させる駆動部と、前記撮像素子で撮像された画像信号に基づいて、被写体の動きベクトル量を演算する動きベクトル量演算部（１３０）と、前記検出信号に基づいて、像振れ量を演算する像振れ量演算部と、前記撮像素子の位置に応じて、前記撮像素子を、前記撮像素子の可動範囲中心に移動させるための向心力をバイアス量として演算するバイアス量演算部と、前記像振れ量と、前記バイアス量を重畳した像振れ量との差をバイアス残差として算出するバイアス残差演算部と、前記バイアス残差と、前記動きベクトル量に対応する前記撮像素子の振れ残差とを比較し、該比較結果に基づいて、前記バイアス量を変更する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
［７］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部は、前記バイアス残差と前記振れ残差との差が、第１の基準値よりも大きい場合には、前記バイアス量を小さくなるように変更し、前記差が、第２の基準値よりも小さい場合には、前記バイアス量を大きくなるように変更するように構成することができる。
【００１４】
［８］上記撮像装置に係る発明において、前記像振れ量演算部は、前記バイアス残差と前記振れ残差との比較の結果に基づいて、前記像振れ量を変更するように構成することができる。
【００１５】
［９］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部は、前記像振れ量が極大値を示した際に、前記バイアス量を変更するように構成することができる。
【００１６】
［１０］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部は、前記撮像素子の露光を開始する直前に、前記バイアス量を変更するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、手振れ補正をより高い精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施形態に係るカメラ１を示すブロック図である。
【図２】図２は、バイアス残差の一例を示すグラフである。
【図３】図３は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、他の実施形態に係るカメラを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
本実施形態の一眼レフデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体１００とレンズ鏡筒２００とから構成され、これらカメラ本体１００とレンズ鏡筒２００とはマウント部３００により着脱可能に結合されている。
【００２１】
レンズ鏡筒２００には、レンズ２１１，２１２を含む撮影光学系が内蔵されている。補正レンズ２１２は、レンズ枠２１３により保持され、レンズ枠２１３とともに、カメラの光軸Ｌ１に交差する方向に移動可能とされている。補正レンズ２１２が移動できる範囲は機械的に制限されており、補正レンズ２１２は、この移動可能範囲内において移動することで、光学的に像振れを補正することができる。
【００２２】
角速度センサ２２０はカメラ１に入力された振動を検出し、振動に応じた検出信号を出力する。角速度センサ２２０により出力された検出信号は、増幅回路とローパスフィルタで構成される増幅器２３１により、所望の信号レベルまで増幅されるとともに、振れ補正に必要のない高周波ノイズが除去される。そして、増幅器２３１から出力された検出信号は、Ａ／Ｄ変換器２３２によりアナログ信号からデジタル信号に変換された後、２つに分岐され、一方は、ＬＰＦ２３３を介して第１の減算器２３４に入力されるとともに、他方は、そのまま第１の減算器２３４に入力される。これにより、極低周波数の直流成分（ドリフト成分）が検出信号から取り除かれ、積分可能な角速度信号を得ることができる。
【００２３】
目標位置算出部２４１は、得られた角速度信号を積分して、撮影光学系の光軸Ｌ１の傾きを算出し、この光軸Ｌ１の傾きと、撮影光学系の焦点距離および被写体距離とに基づいて、像振れを補正するための補正レンズ２１２の目標位置を算出する。目標位置算出部２４１により算出された補正レンズ２１２の目標位置は、後述する第２の減算器２６２および第４の減算器２８１に送出される。
【００２４】
一方、位置検出センサ２５１は、補正レンズ２１２の現在位置を検出し、補正レンズ２１２の現在位置に応じた位置信号を出力する。補正レンズ２１２の位置信号は、Ａ／Ｄ変換器２５２により、アナログ信号からデジタル信号に変換される。そして、レンズ位置演算部２５３は、変換された位置信号に基づいて、補正レンズ２１２の現在位置を算出する。なお、位置検出センサ２５１は、光軸Ｌ１と垂直な平面上に設定された第１方向における補正レンズ２１２の位置と、光軸Ｌ１と垂直な平面上において第１方向と垂直な第２方向における補正レンズ２１２の位置とを検出することができように構成されている。
【００２５】
レンズ位置演算部２５３により算出された補正レンズ２１２の現在位置は、バイアス量演算部２６１に入力される。バイアス量演算部２６１は、補正レンズ２１２を、補正レンズ２１２の可動範囲の中心に向かってを移動させるための向心力をバイアス量として演算し、算出したバイアス量を、第２の減算器２６２に入力する。また、第２の減算器２６２には、目標位置算出部２４１により算出された補正レンズ２１２の目標位置も入力され、第２の減算器２６２において、目標位置算出部２４１により算出された補正レンズ２１２の目標位置から、バイアス量演算部２６１により算出されたバイアス量が減算され、補正レンズ２１２の制御位置が求められる。
【００２６】
第３の減算器２６３は、第２の減算器２６２により出力された補正レンズ２１２の制御位置から、レンズ位置演算部２５３により算出された補正レンズ２１２の現在位置を減算して、補正レンズ２１２の駆動制御量を算出し、算出した補正レンズ２１２の駆動制御量を駆動信号演算部２７１に出力する。
【００２７】
駆動信号演算部２７１は、第３の減算器２６３から入力された駆動制御量に基づいて、補正レンズ２１２を駆動するための駆動信号を出力し、出力された駆動信号が、モータドライバ２７２に入力される。モータドライバ２７２は、駆動信号演算部２７１により出力された駆動信号に基づいて、駆動部２７３を駆動させるための駆動電圧および駆動電流を出力する。これにより、駆動部２７３が、補正レンズ２１２を含む補正レンズ機構を駆動させるための駆動力を出力する。
【００２８】
また、第４の減算器２８１には、目標位置算出部２４１により算出された補正レンズ２１２の目標位置、および、レンズ位置演算部２５３により算出された補正レンズ２１２の現在位置が入力される。第４の減算器２８１は、補正レンズ２１２の目標位置から補正レンズ２１２の現在位置を減算し、補正レンズ２１２の目標位置と補正レンズ２１２の現在位置との差分をバイアス残差Ｂｒとして算出する。
【００２９】
ここで、図２は、バイアス残差Ｂｒの一例を示すグラフである。図２では、縦軸に補正レンズ２１２の位置を表しており、横軸に時間を表している。また、図２においては、角速度センサ２２０の検出信号に基づく補正レンズ２１２の目標位置の推移を実線で表しており、バイアス量が重畳された補正レンズ２１２の現在位置の推移を破線で表している。補正レンズ２１２を可動範囲の中心に向かって移動させる補正レンズ機構のセンタリングバイアス機能により、補正レンズ２１２の現在位置は、図２に示すように、補正レンズ２１２の目標位置よりも、補正レンズ２１２の可動範囲の中心に近い位置となる。そして、このようにバイアス量が重畳された補正レンズの現在位置と、補正レンズ２１２の目標位置との差分がバイアス残差Ｂｒとして算出される。また、バイアス量は、像振れが大きくなり、補正レンズ２１２の目標位置が可動範囲の中心から遠くになるほど大きくなる。そのため、補正レンズ２１２の目標位置から補正レンズ２１２の現在位置を減算したバイアス残差Ｂｒも、像振れが大きくなり、補正レンズ２１２の目標位置が可動範囲の中心から遠くになるほど大きくなる。なお、補正レンズ２１２の位置は、光軸Ｌ１と垂直な平面上に設定された第１方向における位置と、光軸Ｌ１と垂直な平面上において第１方向と垂直な第２方向における位置があるが、図２においては、説明の便宜のため、１軸方向の補正レンズ２１２の位置のみを表している。
【００３０】
動きベクトル変換部２８３は、マウント部３００に設けられた接点部３１０を介して、カメラ本体１００から、後述する撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋを受信し、受信した動きベクトル量Ｖｊｋを、補正レンズ２１２の振れ残差Ｖｒに変換する。変換された振れ残差Ｖｒは、第５の減算器２８２に出力される。
【００３１】
第５の減算器２８２は、第４の減算器２８１により送出されたバイアス残差Ｂｒから、動きベクトル量変換部２８３により送出された振れ残差Ｖｒを減算し、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差分Ｕｒを、判定部２８４に出力する。判定部２８４は、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、所定の第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きいか否かを判定するとともに、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、所定の第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さいか否かを判定する。判定部２８４による判定結果は、バイアス量演算部２６１に出力される。
【００３２】
バイアス量演算部２６１は、判定部２８４の判定結果に基づいて、算出するバイアス量を変更する。具体的には、バイアス量演算部２６１は、判定部２８４の判定の結果、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きいと判定された場合には、バイアス量のゲインを大きくなるように設定することで、差分Ｕｒが第１の基準値ｔｈｍａｘ以下である場合と比べて、バイアス量をより大きい値で算出する。また、バイアス量演算部２６１は、判定部２８４の判定結果、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さいと判定された場合には、バイアス量のゲインを小さくなるように設定することで、差分Ｕｒが第２の基準値ｔｈｍｉｎ以上である場合と比べて、バイアス量をより小さい値で算出する。判定部２８４の判定結果に基づいて変更されたバイアス量のゲインは、不揮発性メモリ２６４に記憶される。
【００３３】
パンニング検出部２９０は、角速度センサ２２０から出力された検出結果に基づいて、パンニングが行われている否かを検出する。パンニング検出部２９０の検出結果は、判定部２８４に出力される。
【００３４】
一方、カメラ本体１００は、撮像素子１１０、画像処理部１２０、および動きベクトル量演算部１３０を内蔵する。
【００３５】
撮像素子１１０は、カメラ本体１００の、被写体からの光束の光軸Ｌ１上であって、レンズ２１１，２１２を含む撮影光学系の予定焦点面となる位置に設けられている。この撮像素子１１０は、複数の光電変換素子が二次元に配列されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどで構成することができる。この撮像素子１１０で光電変換された画像信号は、画像処理部１２０で画像処理されたのち、動きベクトル量演算部１３０に送出される。
【００３６】
動きベクトル量演算部１３０は、画面全体の動き（動き方向、動き量）を示す動きベクトル量を演算する。例えば、動きベクトル量演算部１３０は、連続する２つのフレーム画像データに含まれる輝度情報を比較することによって、画面全体の振れ量及び振れ方向を検出して、これをベクトルとして出力することができる。動きベクトル量演算部１３０により出力された動きベクトル量は、マウント部３００に設けられた接点部３１０を介して、レンズ鏡筒２００の動きベクトル変換部２８３に送信される。
【００３７】
続いて、図３を参照して、本実施形態に係るカメラ１の動作例について説明する。図３は、本実施形態に係るカメラ１の動作例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する処理は、例えば、図示しないレリーズボタンが半押しされている間、繰り返し行われる。
【００３８】
まず、ステップＳ１０１では、角速度センサ２２０により、カメラ１に入力された振動が検出され、振動に応じた検出信号の出力が行われる。そして、角速度センサ２２０の検出信号が、目標位置算出部２４１により取得される。
【００３９】
そして、ステップＳ１０２では、目標位置算出部２４１により、ステップＳ１０１で取得された角速度センサ２２０の検出信号に基づいて、像振れを補正するための補正レンズ２１２の目標位置の算出が行われる。
【００４０】
ステップＳ１０３では、パンニング検出部２９０により、パンニングが行われたか否かの判断が行われる。パンニングが行われたと判断された場合は、ステップＳ１１９に進み、一方、パンニングが行われていないと判断された場合は、ステップ１０４に進む。
【００４１】
ステップＳ１０４では、位置検出センサ２５１により、補正レンズ２１２の現在位置に応じた位置信号の出力が行われる。そして、レンズ位置演算部２５３により、出力された位置信号に基づいて、補正レンズ２１２の現在位置の算出が行われる。
【００４２】
ステップＳ１０５では、第４の減算器２８１により、ステップＳ１０２で算出された補正レンズ２１２の目標位置から、ステップＳ１０４で算出された補正レンズ２１２の現在位置が減算され、補正レンズ２１２の目標位置と補正レンズ２１２の現在位置との差が、バイアス残差Ｂｒとして算出される。
【００４３】
ステップＳ１０６では、カメラ本体１００の動きベクトル量演算部１３０により、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋの算出が行われ、算出された動きベクトル量Ｖｊｋが、マウント部３００に設けられた接点部３１０を介して、レンズ鏡筒２００の動きベクトル変換部２８３に送信される。
【００４４】
ステップＳ１０７では、動きベクトル量変換部２８３により、ステップＳ１０６で算出された動きベクトル量Ｖｊｋが受信され、受信された動きベクトル量Ｖｊｋに基づいて、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋにばらつきが生じているか否かの判断が行われる。例えば、動きベクトル量変換部２８３は、撮影画面を複数の領域に分け、各領域ごとの動きベクトル量Ｖｊｋに基づいて、動きベクトル量Ｖｊｋの標準偏差を求め、得られた標準偏差が所定値以上である場合に、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋにばらつきがあると判断することができる。動きベクトル量Ｖｊｋにばらつきがないと判断された場合は、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋは、手振れに対応する動きベクトル量としての信頼性が高いものと判断され、ステップＳ１０８に進む。一方、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋにばらつきがあると判断された場合は、撮影画面内の動きベクトル量には、動体などの手振れ以外の動きベクトル成分が含まれており、手振れに対応する動きベクトル量としての信頼性が低いものと判断され、ステップＳ１１４に進む。なお、ステップＳ１０７の処理は、動きベクトル量演算部１３０が行ってもよい。
【００４５】
ステップＳ１０８では、動きベクトル量変換部２８３により、動きベクトル量Ｖｊｋ（速さを単位とする）を、動きベクトル量Ｖｊｋに対応する振れ残差Ｖｒ（位置を単位とする）に変換する処理が行われる。なお、動きベクトル量Ｖｊｋを振れ残差Ｖｒに変換する方法は、特に限定されないが、例えば、動きベクトル量Ｖｊｋに所定の変換係数を乗算することで、動きベクトル量Ｖｊｋを振れ残差Ｖｒに変換することができる。
【００４６】
ステップＳ１０９〜ステップＳ１１４では、ステップＳ１０５で算出したバイアス残差Ｂｒと、ステップＳ１０８で算出した動きベクトル量Ｖｊｋに対応する振れ残差Ｖｒとを比較し、該比較結果に応じて、バイアス量を変更する処理が行われる。
【００４７】
具体的には、まず、ステップＳ１０９では、第５の減算器２８２により、ステップＳ１０５で算出されたバイアス残差Ｂｒから、ステップＳ１０８で得られた振れ残差Ｖｒが減算され、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差が差分Ｕｒとして算出される。
【００４８】
そして、ステップＳ１１０では、判定部２８４により、差分Ｕｒが第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きいか否かの判定が行われる。差分Ｕｒが第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きいと判定された場合は、ステップＳ１１１に進み、一方、差分Ｕｒが第１の基準値ｔｈｍａｘ以下であると判定された場合は、ステップＳ１１２に進む。
【００４９】
ステップＳ１１１では、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きいと判定されているため、バイアス量演算部２６１により、バイアス残差Ｂｒが振れ残差Ｖｒに対して大きく、センタリングバイアス機能により補正レンズ２１２を可動範囲の中心に寄せる量が大きいものと判断され、バイアス量のゲインを小さくなるように設定が行われる。
【００５０】
一方、ステップＳ１１０において、差分Ｕｒが第１の基準値ｔｈｍａｘ以下であると判断された場合は、ステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２では、判定部２８４により、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さいか否かの判定が行われる。差分Ｕｒが第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さいと判定された場合は、ステップＳ１１３に進み、一方、差分Ｕｒが第２の基準値ｔｈｍｉｎ以上であると判定された場合は、ステップＳ１１４に進む。
【００５１】
ステップＳ１１３では、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さいと判定されているため、バイアス量演算部２６１により、バイアス残差Ｂｒが振れ残差Ｖｒに対して小さく、センタリングバイアス機能により補正レンズ２１２を可動範囲の中心に寄せる量が小さいものと判断され、バイアス量のゲインを大きくなるように設定が行われる。
【００５２】
また、ステップＳ１０７において、動きベクトル量Ｖｊｋにばらつきが生じていると判断された場合、および、ステップＳ１１２において、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第２の基準値ｔｈｍｉｎ以上であると判定された場合（すなわち、差分Ｕｒが、第１の基準値以下であり、かつ、第２の基準値ｔｈｍｉｎ以上であると判定された場合）は、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４では、バイアス量演算部２６１により、振れ残差Ｖｒとバイアス残差Ｂｒとは対応しており、バイアス量を変更する必要がないものと判断されて、バイアス量のゲインを初期値に戻す処理が行われる。
【００５３】
そして、ステップＳ１１５では、バイアス量演算部２６１により、ステップＳ１１１，１１３，１１４で設定されたバイアス量のゲインと、ステップＳ１０４で算出された補正レンズ２１２の現在位置とに基づいて、バイアス量の演算が行われる。算出されたバイアス量は、第２の減算器２６２に入力され、バイアス量を重畳した補正レンズ２１２の制御位置が算出される。
【００５４】
ステップＳ１１６では、駆動信号演算部２７１により、補正レンズ２１２の制御位置に、補正レンズ２１２を駆動するための駆動信号の演算が行われ、続くステップＳ１１７では、駆動部２７３により、駆動信号に基づいて、補正レンズ２１２の駆動が行われる。
【００５５】
そして、ステップＳ１１８では、バイアス量演算部２６１により、ステップＳ１１１，１１３，１１４で設定されたバイアス量のゲインが、不揮発性メモリ２６４に書き込まれる。
【００５６】
また、ステップＳ１０３において、パンニングが行われたと判断された場合は、ステップＳ１１９に進む。ステップＳ１１９では、補正レンズ２１２が、パンニングに応じた位置に駆動される。例えば、補正レンズ２１２が、補正レンズ２１２の可動範囲の中心位置に駆動される。
【００５７】
以上のように、本実施形態に係るカメラ１は動作する。
【００５８】
このように、本実施形態では、角速度センサ２２０の検出信号に基づく補正レンズ２１２の目標位置と、バイアス量が重畳された補正レンズ２１２の現在位置との差を、バイアス残差Ｂｒとして求め、このバイアス残差Ｂｒと、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋに対応する振れ残差Ｖｒとを比較する。ここで、理論上、撮影環境による変動成分による影響がなければ、バイアス残差Ｂｒに応じた動きベクトル量Ｖｊｋが算出されることとなる。すなわち、撮影環境による変動成分の影響がない場合には、動きベクトル量Ｖｊｋに対応する振れ残差Ｖｒは、バイアス残差Ｂｒに対応するものとなる。そこで、本実施形態では、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差分Ｕｒが、第１の基準値ｔｈｍａｘ以下であり、かつ、第２の基準値ｔｈｍｉｎ以上であれば、振れ残差Ｖｒはバイアス残差Ｂｒに対応しており、撮影環境による変動成分による影響はないものと判断して、バイアス量のゲインを初期値のままとする。一方、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、所定の第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きい場合、あるいは、差分Ｕｒが、所定の第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さい場合は、振れ残差Ｖｒがバイアス残差Ｂｒに対応しておらず、撮影環境による変動成分などの影響が生じているものと判断し、バイアス量のゲインを変更する処理をする。具体的には、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差分Ｕｒが、第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きい場合は、バイアス残差Ｂｒが振れ残差Ｖｒに対して大きく、センタリングバイアス機能により補正レンズ２１２を可動範囲の中心に寄せる量が大きいものと判断し、バイアス量のゲインを小さくなるように設定する。一方、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差分Ｕｒが、第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さい場合は、バイアス残差Ｂｒが振れ残差Ｖｒに対して小さく、センタリングバイアス機能により補正レンズ２１２を可動範囲の中心に寄せる量が小さいものと判断し、バイアス量のゲインを大きくなるように設定する。これにより、本実施形態では、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋに対応する振れ残差Ｖｒが、バイアス残差Ｂｒに対応していない場合でも、バイアス量を適切な値とすることができ、手振れ補正をより高い精度で行うことができる。
【００５９】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００６０】
例えば、上述した実施形態では、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの比較結果に応じて、バイアス量のゲインを変更する構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの比較結果に応じて、目標位置算出部２４１による補正レンズ目標位置の演算結果を変更する構成としてもよい。例えば、図４に示すように、目標位置算出部２４１において、判定部２８４の判定結果を取得し、判定の結果、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きい場合は、補正レンズ２１２の目標位置のゲインを小さなるように設定し、一方、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さい場合は、補正レンズ２１２の目標位置のゲインを大きくなるように設定する構成としてもよい。
【００６１】
また、上述した実施形態では、レンズ鏡筒２００に内蔵された補正レンズ２１２を移動させて像振れを補正する構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、カメラ本体１００に内蔵された撮像素子１１０を移動させて像振れを補正する構成としてもよい。例えば、撮像素子１１０が、光軸と交差する方向に移動可能に保持されているカメラ本体において、撮像素子１１０を、角速度センサの検出結果に基づく目標位置にバイアス量を重畳した、撮像素子１１０の制御位置まで移動させることで、手振れ補正を行う構成としてもよい。この場合、撮像素子１１０の目標位置と、バイアス量が重畳された撮像素子１１０の現在位置との差分をバイアス差分Ｂｒとして算出し、算出したバイアス残差Ｂｒと、被写体の動きベクトル量に対応する撮像素子１１０の振れ残差Ｖｒとを比較し、比較の結果、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差分Ｕｒが大きい場合は、センタリングバイアス機能により撮像素子１１０を可動範囲の中心に寄せる量が大きいと判断して、撮像素子１１０に対するバイアス量のゲインを小さくなるように設定する一方、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差分Ｕｒが小さい場合は、センタリングバイアス機能により撮像素子１１０を可動範囲の中心に寄せる量が小さいものと判断して、撮像素子１１０に対するバイアス量のゲインを大きくなるように設定する構成としてもよい。なお、この場合に、図１に示す角速度センサ２２０、目標位置算出部２４１、バイアス量演算部２６１、動きベクトル量変換部２８３、判定部２８４、減算器２６２，２６３，２８１，２８２などを、カメラ本体１００が備える構成とすることが好適である。この結果、カメラ本体１００において、撮像素子１１０で撮像された画像信号に基づいて、動きベクトル量Ｖｊｋを算出することができ、動きベクトル量Ｖｊｋに対応する振れ残差Ｖｒを算出することができるため、カメラ本体１００により、本実施形態に係る手振れ補正を行うことができる。
【００６２】
さらに、上述した実施形態では、上述した手ぶれ補正処理を、レリーズボタンが半押しされている間に行う構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、像ぶれが極大となる場合にのみ、手ぶれ補正処理を行う構成としてもよい。あるいは、レリーズボタンが全押しされ、撮像素子１１０の露光が開始される直前にのみ、撮像素子１１０の露光が開始される直前のバイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとを比較して、バイアス量のゲインを変更する構成としてもよい。このように、手振れ補正を行うタイミングを特定することで、演算負荷を軽減することができる。なお、撮像素子１１０の露光が開始されるか否かは、例えば、カメラ本体１００から送信される撮像素子１１０の露光開始信号を受信したか否かで判断することができる。また、このような構成は、上述したような撮像素子１１０を光軸Ｌ１と交差する方向に移動させることで、像振れを補正する構成にも適用することができる。この場合、カメラ本体１００において、レリーズボタンが全押しされたか否かを判断し、撮像素子１１０の露光が開始される直前にのみ、手振れ補正を行うことできる。
【００６３】
なお、本実施形態に係るカメラ１は、特に限定されず、例えば、一眼レフデジタルカメラ、デジタルコンパクトカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…一眼レフデジタルカメラ
１００…カメラボディ
１１０…撮像素子
１２０…画像処理部
１３０…動きベクトル量演算部
２００…レンズ鏡筒
２１２…補正レンズ
２２０…角速度センサ
２４１…目標位置算出部
２５１…位置検出センサ
２５３…レンズ位置演算部
２６１…バイアス量演算部
２６２…第２の減算器
２６３…第３の減算器
２７１…駆動信号演算部
２７２…モータドライバ
２７３…駆動部
２８１…第４の減算器
２８２…第５の減算器
２８３…動きベクトル量変換部
２８４…判定部
２９０…パンニング検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ鏡筒および撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、角速度センサなどのセンサを用いて手振れを検出し、手振れ補正を行う技術が知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７１３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、手振れを検出するためのセンサの出力が、周囲温度などの撮影環境に応じて変動してしまい、手振れ補正を高い精度で行えない場合があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、手振れ補正をより高い精度で行うことが可能なレンズ鏡筒を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、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、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって本発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
［１］本発明に係るレンズ鏡筒は、振動を検出して、振動に応じた検出信号を出力する振動検出部（２２０）と、光軸と交差する方向に移動可能な振れ補正光学系（２１２）を有する振れ補正部と、像振れを補正するように前記振れ補正部を駆動させる駆動部（２７３）と、撮像素子（１１０）で撮像された画像信号に基づいた被写体の動きベクトル量を受信する受信部と、前記検出信号に基づいて、像振れ量を演算する像振れ量演算部（２４１）と、前記振れ補正光学系の位置に応じて、前記振れ補正光学系を、前記振れ補正光学系の可動範囲中心に移動させるための向心力をバイアス量として演算するバイアス量演算部（２６１）と、前記像振れ量と、前記バイアス量を重畳した像振れ量との差をバイアス残差として算出するバイアス残差演算部（２８１）と、前記バイアス残差と、前記動きベクトル量に対応する前記振れ補正光学系の振れ残差とを比較し、該比較結果に基づいて、前記バイアス量を変更する制御部（２８１，２８４）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
［２］上記レンズ鏡筒に係る発明において、前記制御部（２８１，２８４）は、前記バイアス残差と前記振れ残差との差が、第１の基準値よりも大きい場合には、前記バイアス量を小さくなるように変更し、前記差が、第２の基準値よりも小さい場合には、前記バイアス量を大きくなるように変更するように構成することができる。
【０００９】
［３］上記レンズ鏡筒に係る発明において、前記像振れ量演算部（２４１）は、前記バイアス残差と前記振れ残差との比較の結果に基づいて、前記像振れ量を変更するように構成することができる。
【００１０】
［４］上記レンズ鏡筒に係る発明において、前記制御部（２８１，２８４）は、前記像振れ量が極大値を示した際に、前記バイアス量を変更するように構成することができる。
【００１１】
［５］上記レンズ鏡筒に係る発明において、前記受信部は、撮像素子の露光を開始するための露光開始信号を受信可能となっており、前記制御部（２８１，２８４）は、前記露光開始信号を受信した場合に、前記バイアス量を変更するように構成することができる。
【００１２】
[６]本発明に係る撮像装置は、振動を検出して、振動に応じた検出信号を出力する振動検出部（２２０）と、光軸と交差する方向に移動可能な撮像素子（１１０）を有する振れ補正部と、像振れを補正するように前記振れ補正部を駆動させる駆動部と、前記撮像素子で撮像された画像信号に基づいて、被写体の動きベクトル量を演算する動きベクトル量演算部（１３０）と、前記検出信号に基づいて、像振れ量を演算する像振れ量演算部と、前記撮像素子の位置に応じて、前記撮像素子を、前記撮像素子の可動範囲中心に移動させるための向心力をバイアス量として演算するバイアス量演算部と、前記像振れ量と、前記バイアス量を重畳した像振れ量との差をバイアス残差として算出するバイアス残差演算部と、前記バイアス残差と、前記動きベクトル量に対応する前記撮像素子の振れ残差とを比較し、該比較結果に基づいて、前記バイアス量を変更する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
［７］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部は、前記バイアス残差と前記振れ残差との差が、第１の基準値よりも大きい場合には、前記バイアス量を小さくなるように変更し、前記差が、第２の基準値よりも小さい場合には、前記バイアス量を大きくなるように変更するように構成することができる。
【００１４】
［８］上記撮像装置に係る発明において、前記像振れ量演算部は、前記バイアス残差と前記振れ残差との比較の結果に基づいて、前記像振れ量を変更するように構成することができる。
【００１５】
［９］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部は、前記像振れ量が極大値を示した際に、前記バイアス量を変更するように構成することができる。
【００１６】
［１０］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部は、前記撮像素子の露光を開始する直前に、前記バイアス量を変更するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、手振れ補正をより高い精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施形態に係るカメラ１を示すブロック図である。
【図２】図２は、バイアス残差の一例を示すグラフである。
【図３】図３は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、他の実施形態に係るカメラを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
本実施形態の一眼レフデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体１００とレンズ鏡筒２００とから構成され、これらカメラ本体１００とレンズ鏡筒２００とはマウント部３００により着脱可能に結合されている。
【００２１】
レンズ鏡筒２００には、レンズ２１１，２１２を含む撮影光学系が内蔵されている。補正レンズ２１２は、レンズ枠２１３により保持され、レンズ枠２１３とともに、カメラの光軸Ｌ１に交差する方向に移動可能とされている。補正レンズ２１２が移動できる範囲は機械的に制限されており、補正レンズ２１２は、この移動可能範囲内において移動することで、光学的に像振れを補正することができる。
【００２２】
角速度センサ２２０はカメラ１に入力された振動を検出し、振動に応じた検出信号を出力する。角速度センサ２２０により出力された検出信号は、増幅回路とローパスフィルタで構成される増幅器２３１により、所望の信号レベルまで増幅されるとともに、振れ補正に必要のない高周波ノイズが除去される。そして、増幅器２３１から出力された検出信号は、Ａ／Ｄ変換器２３２によりアナログ信号からデジタル信号に変換された後、２つに分岐され、一方は、ＬＰＦ２３３を介して第１の減算器２３４に入力されるとともに、他方は、そのまま第１の減算器２３４に入力される。これにより、極低周波数の直流成分（ドリフト成分）が検出信号から取り除かれ、積分可能な角速度信号を得ることができる。
【００２３】
目標位置算出部２４１は、得られた角速度信号を積分して、撮影光学系の光軸Ｌ１の傾きを算出し、この光軸Ｌ１の傾きと、撮影光学系の焦点距離および被写体距離とに基づいて、像振れを補正するための補正レンズ２１２の目標位置を算出する。目標位置算出部２４１により算出された補正レンズ２１２の目標位置は、後述する第２の減算器２６２および第４の減算器２８１に送出される。
【００２４】
一方、位置検出センサ２５１は、補正レンズ２１２の現在位置を検出し、補正レンズ２１２の現在位置に応じた位置信号を出力する。補正レンズ２１２の位置信号は、Ａ／Ｄ変換器２５２により、アナログ信号からデジタル信号に変換される。そして、レンズ位置演算部２５３は、変換された位置信号に基づいて、補正レンズ２１２の現在位置を算出する。なお、位置検出センサ２５１は、光軸Ｌ１と垂直な平面上に設定された第１方向における補正レンズ２１２の位置と、光軸Ｌ１と垂直な平面上において第１方向と垂直な第２方向における補正レンズ２１２の位置とを検出することができように構成されている。
【００２５】
レンズ位置演算部２５３により算出された補正レンズ２１２の現在位置は、バイアス量演算部２６１に入力される。バイアス量演算部２６１は、補正レンズ２１２を、補正レンズ２１２の可動範囲の中心に向かってを移動させるための向心力をバイアス量として演算し、算出したバイアス量を、第２の減算器２６２に入力する。また、第２の減算器２６２には、目標位置算出部２４１により算出された補正レンズ２１２の目標位置も入力され、第２の減算器２６２において、目標位置算出部２４１により算出された補正レンズ２１２の目標位置から、バイアス量演算部２６１により算出されたバイアス量が減算され、補正レンズ２１２の制御位置が求められる。
【００２６】
第３の減算器２６３は、第２の減算器２６２により出力された補正レンズ２１２の制御位置から、レンズ位置演算部２５３により算出された補正レンズ２１２の現在位置を減算して、補正レンズ２１２の駆動制御量を算出し、算出した補正レンズ２１２の駆動制御量を駆動信号演算部２７１に出力する。
【００２７】
駆動信号演算部２７１は、第３の減算器２６３から入力された駆動制御量に基づいて、補正レンズ２１２を駆動するための駆動信号を出力し、出力された駆動信号が、モータドライバ２７２に入力される。モータドライバ２７２は、駆動信号演算部２７１により出力された駆動信号に基づいて、駆動部２７３を駆動させるための駆動電圧および駆動電流を出力する。これにより、駆動部２７３が、補正レンズ２１２を含む補正レンズ機構を駆動させるための駆動力を出力する。
【００２８】
また、第４の減算器２８１には、目標位置算出部２４１により算出された補正レンズ２１２の目標位置、および、レンズ位置演算部２５３により算出された補正レンズ２１２の現在位置が入力される。第４の減算器２８１は、補正レンズ２１２の目標位置から補正レンズ２１２の現在位置を減算し、補正レンズ２１２の目標位置と補正レンズ２１２の現在位置との差分をバイアス残差Ｂｒとして算出する。
【００２９】
ここで、図２は、バイアス残差Ｂｒの一例を示すグラフである。図２では、縦軸に補正レンズ２１２の位置を表しており、横軸に時間を表している。また、図２においては、角速度センサ２２０の検出信号に基づく補正レンズ２１２の目標位置の推移を実線で表しており、バイアス量が重畳された補正レンズ２１２の現在位置の推移を破線で表している。補正レンズ２１２を可動範囲の中心に向かって移動させる補正レンズ機構のセンタリングバイアス機能により、補正レンズ２１２の現在位置は、図２に示すように、補正レンズ２１２の目標位置よりも、補正レンズ２１２の可動範囲の中心に近い位置となる。そして、このようにバイアス量が重畳された補正レンズの現在位置と、補正レンズ２１２の目標位置との差分がバイアス残差Ｂｒとして算出される。また、バイアス量は、像振れが大きくなり、補正レンズ２１２の目標位置が可動範囲の中心から遠くになるほど大きくなる。そのため、補正レンズ２１２の目標位置から補正レンズ２１２の現在位置を減算したバイアス残差Ｂｒも、像振れが大きくなり、補正レンズ２１２の目標位置が可動範囲の中心から遠くになるほど大きくなる。なお、補正レンズ２１２の位置は、光軸Ｌ１と垂直な平面上に設定された第１方向における位置と、光軸Ｌ１と垂直な平面上において第１方向と垂直な第２方向における位置があるが、図２においては、説明の便宜のため、１軸方向の補正レンズ２１２の位置のみを表している。
【００３０】
動きベクトル変換部２８３は、マウント部３００に設けられた接点部３１０を介して、カメラ本体１００から、後述する撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋを受信し、受信した動きベクトル量Ｖｊｋを、補正レンズ２１２の振れ残差Ｖｒに変換する。変換された振れ残差Ｖｒは、第５の減算器２８２に出力される。
【００３１】
第５の減算器２８２は、第４の減算器２８１により送出されたバイアス残差Ｂｒから、動きベクトル量変換部２８３により送出された振れ残差Ｖｒを減算し、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差分Ｕｒを、判定部２８４に出力する。判定部２８４は、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、所定の第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きいか否かを判定するとともに、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、所定の第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さいか否かを判定する。判定部２８４による判定結果は、バイアス量演算部２６１に出力される。
【００３２】
バイアス量演算部２６１は、判定部２８４の判定結果に基づいて、算出するバイアス量を変更する。具体的には、バイアス量演算部２６１は、判定部２８４の判定の結果、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きいと判定された場合には、バイアス量のゲインを大きくなるように設定することで、差分Ｕｒが第１の基準値ｔｈｍａｘ以下である場合と比べて、バイアス量をより大きい値で算出する。また、バイアス量演算部２６１は、判定部２８４の判定結果、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さいと判定された場合には、バイアス量のゲインを小さくなるように設定することで、差分Ｕｒが第２の基準値ｔｈｍｉｎ以上である場合と比べて、バイアス量をより小さい値で算出する。判定部２８４の判定結果に基づいて変更されたバイアス量のゲインは、不揮発性メモリ２６４に記憶される。
【００３３】
パンニング検出部２９０は、角速度センサ２２０から出力された検出結果に基づいて、パンニングが行われている否かを検出する。パンニング検出部２９０の検出結果は、判定部２８４に出力される。
【００３４】
一方、カメラ本体１００は、撮像素子１１０、画像処理部１２０、および動きベクトル量演算部１３０を内蔵する。
【００３５】
撮像素子１１０は、カメラ本体１００の、被写体からの光束の光軸Ｌ１上であって、レンズ２１１，２１２を含む撮影光学系の予定焦点面となる位置に設けられている。この撮像素子１１０は、複数の光電変換素子が二次元に配列されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどで構成することができる。この撮像素子１１０で光電変換された画像信号は、画像処理部１２０で画像処理されたのち、動きベクトル量演算部１３０に送出される。
【００３６】
動きベクトル量演算部１３０は、画面全体の動き（動き方向、動き量）を示す動きベクトル量を演算する。例えば、動きベクトル量演算部１３０は、連続する２つのフレーム画像データに含まれる輝度情報を比較することによって、画面全体の振れ量及び振れ方向を検出して、これをベクトルとして出力することができる。動きベクトル量演算部１３０により出力された動きベクトル量は、マウント部３００に設けられた接点部３１０を介して、レンズ鏡筒２００の動きベクトル変換部２８３に送信される。
【００３７】
続いて、図３を参照して、本実施形態に係るカメラ１の動作例について説明する。図３は、本実施形態に係るカメラ１の動作例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する処理は、例えば、図示しないレリーズボタンが半押しされている間、繰り返し行われる。
【００３８】
まず、ステップＳ１０１では、角速度センサ２２０により、カメラ１に入力された振動が検出され、振動に応じた検出信号の出力が行われる。そして、角速度センサ２２０の検出信号が、目標位置算出部２４１により取得される。
【００３９】
そして、ステップＳ１０２では、目標位置算出部２４１により、ステップＳ１０１で取得された角速度センサ２２０の検出信号に基づいて、像振れを補正するための補正レンズ２１２の目標位置の算出が行われる。
【００４０】
ステップＳ１０３では、パンニング検出部２９０により、パンニングが行われたか否かの判断が行われる。パンニングが行われたと判断された場合は、ステップＳ１１９に進み、一方、パンニングが行われていないと判断された場合は、ステップ１０４に進む。
【００４１】
ステップＳ１０４では、位置検出センサ２５１により、補正レンズ２１２の現在位置に応じた位置信号の出力が行われる。そして、レンズ位置演算部２５３により、出力された位置信号に基づいて、補正レンズ２１２の現在位置の算出が行われる。
【００４２】
ステップＳ１０５では、第４の減算器２８１により、ステップＳ１０２で算出された補正レンズ２１２の目標位置から、ステップＳ１０４で算出された補正レンズ２１２の現在位置が減算され、補正レンズ２１２の目標位置と補正レンズ２１２の現在位置との差が、バイアス残差Ｂｒとして算出される。
【００４３】
ステップＳ１０６では、カメラ本体１００の動きベクトル量演算部１３０により、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋの算出が行われ、算出された動きベクトル量Ｖｊｋが、マウント部３００に設けられた接点部３１０を介して、レンズ鏡筒２００の動きベクトル変換部２８３に送信される。
【００４４】
ステップＳ１０７では、動きベクトル量変換部２８３により、ステップＳ１０６で算出された動きベクトル量Ｖｊｋが受信され、受信された動きベクトル量Ｖｊｋに基づいて、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋにばらつきが生じているか否かの判断が行われる。例えば、動きベクトル量変換部２８３は、撮影画面を複数の領域に分け、各領域ごとの動きベクトル量Ｖｊｋに基づいて、動きベクトル量Ｖｊｋの標準偏差を求め、得られた標準偏差が所定値以上である場合に、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋにばらつきがあると判断することができる。動きベクトル量Ｖｊｋにばらつきがないと判断された場合は、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋは、手振れに対応する動きベクトル量としての信頼性が高いものと判断され、ステップＳ１０８に進む。一方、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋにばらつきがあると判断された場合は、撮影画面内の動きベクトル量には、動体などの手振れ以外の動きベクトル成分が含まれており、手振れに対応する動きベクトル量としての信頼性が低いものと判断され、ステップＳ１１４に進む。なお、ステップＳ１０７の処理は、動きベクトル量演算部１３０が行ってもよい。
【００４５】
ステップＳ１０８では、動きベクトル量変換部２８３により、動きベクトル量Ｖｊｋ（速さを単位とする）を、動きベクトル量Ｖｊｋに対応する振れ残差Ｖｒ（位置を単位とする）に変換する処理が行われる。なお、動きベクトル量Ｖｊｋを振れ残差Ｖｒに変換する方法は、特に限定されないが、例えば、動きベクトル量Ｖｊｋに所定の変換係数を乗算することで、動きベクトル量Ｖｊｋを振れ残差Ｖｒに変換することができる。
【００４６】
ステップＳ１０９〜ステップＳ１１４では、ステップＳ１０５で算出したバイアス残差Ｂｒと、ステップＳ１０８で算出した動きベクトル量Ｖｊｋに対応する振れ残差Ｖｒとを比較し、該比較結果に応じて、バイアス量を変更する処理が行われる。
【００４７】
具体的には、まず、ステップＳ１０９では、第５の減算器２８２により、ステップＳ１０５で算出されたバイアス残差Ｂｒから、ステップＳ１０８で得られた振れ残差Ｖｒが減算され、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差が差分Ｕｒとして算出される。
【００４８】
そして、ステップＳ１１０では、判定部２８４により、差分Ｕｒが第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きいか否かの判定が行われる。差分Ｕｒが第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きいと判定された場合は、ステップＳ１１１に進み、一方、差分Ｕｒが第１の基準値ｔｈｍａｘ以下であると判定された場合は、ステップＳ１１２に進む。
【００４９】
ステップＳ１１１では、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きいと判定されているため、バイアス量演算部２６１により、バイアス残差Ｂｒが振れ残差Ｖｒに対して大きく、センタリングバイアス機能により補正レンズ２１２を可動範囲の中心に寄せる量が大きいものと判断され、バイアス量のゲインを小さくなるように設定が行われる。
【００５０】
一方、ステップＳ１１０において、差分Ｕｒが第１の基準値ｔｈｍａｘ以下であると判断された場合は、ステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２では、判定部２８４により、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さいか否かの判定が行われる。差分Ｕｒが第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さいと判定された場合は、ステップＳ１１３に進み、一方、差分Ｕｒが第２の基準値ｔｈｍｉｎ以上であると判定された場合は、ステップＳ１１４に進む。
【００５１】
ステップＳ１１３では、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さいと判定されているため、バイアス量演算部２６１により、バイアス残差Ｂｒが振れ残差Ｖｒに対して小さく、センタリングバイアス機能により補正レンズ２１２を可動範囲の中心に寄せる量が小さいものと判断され、バイアス量のゲインを大きくなるように設定が行われる。
【００５２】
また、ステップＳ１０７において、動きベクトル量Ｖｊｋにばらつきが生じていると判断された場合、および、ステップＳ１１２において、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第２の基準値ｔｈｍｉｎ以上であると判定された場合（すなわち、差分Ｕｒが、第１の基準値以下であり、かつ、第２の基準値ｔｈｍｉｎ以上であると判定された場合）は、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４では、バイアス量演算部２６１により、振れ残差Ｖｒとバイアス残差Ｂｒとは対応しており、バイアス量を変更する必要がないものと判断されて、バイアス量のゲインを初期値に戻す処理が行われる。
【００５３】
そして、ステップＳ１１５では、バイアス量演算部２６１により、ステップＳ１１１，１１３，１１４で設定されたバイアス量のゲインと、ステップＳ１０４で算出された補正レンズ２１２の現在位置とに基づいて、バイアス量の演算が行われる。算出されたバイアス量は、第２の減算器２６２に入力され、バイアス量を重畳した補正レンズ２１２の制御位置が算出される。
【００５４】
ステップＳ１１６では、駆動信号演算部２７１により、補正レンズ２１２の制御位置に、補正レンズ２１２を駆動するための駆動信号の演算が行われ、続くステップＳ１１７では、駆動部２７３により、駆動信号に基づいて、補正レンズ２１２の駆動が行われる。
【００５５】
そして、ステップＳ１１８では、バイアス量演算部２６１により、ステップＳ１１１，１１３，１１４で設定されたバイアス量のゲインが、不揮発性メモリ２６４に書き込まれる。
【００５６】
また、ステップＳ１０３において、パンニングが行われたと判断された場合は、ステップＳ１１９に進む。ステップＳ１１９では、補正レンズ２１２が、パンニングに応じた位置に駆動される。例えば、補正レンズ２１２が、補正レンズ２１２の可動範囲の中心位置に駆動される。
【００５７】
以上のように、本実施形態に係るカメラ１は動作する。
【００５８】
このように、本実施形態では、角速度センサ２２０の検出信号に基づく補正レンズ２１２の目標位置と、バイアス量が重畳された補正レンズ２１２の現在位置との差を、バイアス残差Ｂｒとして求め、このバイアス残差Ｂｒと、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋに対応する振れ残差Ｖｒとを比較する。ここで、理論上、撮影環境による変動成分による影響がなければ、バイアス残差Ｂｒに応じた動きベクトル量Ｖｊｋが算出されることとなる。すなわち、撮影環境による変動成分の影響がない場合には、動きベクトル量Ｖｊｋに対応する振れ残差Ｖｒは、バイアス残差Ｂｒに対応するものとなる。そこで、本実施形態では、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差分Ｕｒが、第１の基準値ｔｈｍａｘ以下であり、かつ、第２の基準値ｔｈｍｉｎ以上であれば、振れ残差Ｖｒはバイアス残差Ｂｒに対応しており、撮影環境による変動成分による影響はないものと判断して、バイアス量のゲインを初期値のままとする。一方、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、所定の第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きい場合、あるいは、差分Ｕｒが、所定の第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さい場合は、振れ残差Ｖｒがバイアス残差Ｂｒに対応しておらず、撮影環境による変動成分などの影響が生じているものと判断し、バイアス量のゲインを変更する処理をする。具体的には、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差分Ｕｒが、第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きい場合は、バイアス残差Ｂｒが振れ残差Ｖｒに対して大きく、センタリングバイアス機能により補正レンズ２１２を可動範囲の中心に寄せる量が大きいものと判断し、バイアス量のゲインを小さくなるように設定する。一方、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差分Ｕｒが、第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さい場合は、バイアス残差Ｂｒが振れ残差Ｖｒに対して小さく、センタリングバイアス機能により補正レンズ２１２を可動範囲の中心に寄せる量が小さいものと判断し、バイアス量のゲインを大きくなるように設定する。これにより、本実施形態では、撮影画面内の動きベクトル量Ｖｊｋに対応する振れ残差Ｖｒが、バイアス残差Ｂｒに対応していない場合でも、バイアス量を適切な値とすることができ、手振れ補正をより高い精度で行うことができる。
【００５９】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００６０】
例えば、上述した実施形態では、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの比較結果に応じて、バイアス量のゲインを変更する構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの比較結果に応じて、目標位置算出部２４１による補正レンズ目標位置の演算結果を変更する構成としてもよい。例えば、図４に示すように、目標位置算出部２４１において、判定部２８４の判定結果を取得し、判定の結果、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第１の基準値ｔｈｍａｘよりも大きい場合は、補正レンズ２１２の目標位置のゲインを小さなるように設定し、一方、バイアス残差Ｂｒから振れ残差Ｖｒを減算した差分Ｕｒが、第２の基準値ｔｈｍｉｎよりも小さい場合は、補正レンズ２１２の目標位置のゲインを大きくなるように設定する構成としてもよい。
【００６１】
また、上述した実施形態では、レンズ鏡筒２００に内蔵された補正レンズ２１２を移動させて像振れを補正する構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、カメラ本体１００に内蔵された撮像素子１１０を移動させて像振れを補正する構成としてもよい。例えば、撮像素子１１０が、光軸と交差する方向に移動可能に保持されているカメラ本体において、撮像素子１１０を、角速度センサの検出結果に基づく目標位置にバイアス量を重畳した、撮像素子１１０の制御位置まで移動させることで、手振れ補正を行う構成としてもよい。この場合、撮像素子１１０の目標位置と、バイアス量が重畳された撮像素子１１０の現在位置との差分をバイアス差分Ｂｒとして算出し、算出したバイアス残差Ｂｒと、被写体の動きベクトル量に対応する撮像素子１１０の振れ残差Ｖｒとを比較し、比較の結果、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差分Ｕｒが大きい場合は、センタリングバイアス機能により撮像素子１１０を可動範囲の中心に寄せる量が大きいと判断して、撮像素子１１０に対するバイアス量のゲインを小さくなるように設定する一方、バイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとの差分Ｕｒが小さい場合は、センタリングバイアス機能により撮像素子１１０を可動範囲の中心に寄せる量が小さいものと判断して、撮像素子１１０に対するバイアス量のゲインを大きくなるように設定する構成としてもよい。なお、この場合に、図１に示す角速度センサ２２０、目標位置算出部２４１、バイアス量演算部２６１、動きベクトル量変換部２８３、判定部２８４、減算器２６２，２６３，２８１，２８２などを、カメラ本体１００が備える構成とすることが好適である。この結果、カメラ本体１００において、撮像素子１１０で撮像された画像信号に基づいて、動きベクトル量Ｖｊｋを算出することができ、動きベクトル量Ｖｊｋに対応する振れ残差Ｖｒを算出することができるため、カメラ本体１００により、本実施形態に係る手振れ補正を行うことができる。
【００６２】
さらに、上述した実施形態では、上述した手ぶれ補正処理を、レリーズボタンが半押しされている間に行う構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、像ぶれが極大となる場合にのみ、手ぶれ補正処理を行う構成としてもよい。あるいは、レリーズボタンが全押しされ、撮像素子１１０の露光が開始される直前にのみ、撮像素子１１０の露光が開始される直前のバイアス残差Ｂｒと振れ残差Ｖｒとを比較して、バイアス量のゲインを変更する構成としてもよい。このように、手振れ補正を行うタイミングを特定することで、演算負荷を軽減することができる。なお、撮像素子１１０の露光が開始されるか否かは、例えば、カメラ本体１００から送信される撮像素子１１０の露光開始信号を受信したか否かで判断することができる。また、このような構成は、上述したような撮像素子１１０を光軸Ｌ１と交差する方向に移動させることで、像振れを補正する構成にも適用することができる。この場合、カメラ本体１００において、レリーズボタンが全押しされたか否かを判断し、撮像素子１１０の露光が開始される直前にのみ、手振れ補正を行うことできる。
【００６３】
なお、本実施形態に係るカメラ１は、特に限定されず、例えば、一眼レフデジタルカメラ、デジタルコンパクトカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…一眼レフデジタルカメラ
１００…カメラボディ
１１０…撮像素子
１２０…画像処理部
１３０…動きベクトル量演算部
２００…レンズ鏡筒
２１２…補正レンズ
２２０…角速度センサ
２４１…目標位置算出部
２５１…位置検出センサ
２５３…レンズ位置演算部
２６１…バイアス量演算部
２６２…第２の減算器
２６３…第３の減算器
２７１…駆動信号演算部
２７２…モータドライバ
２７３…駆動部
２８１…第４の減算器
２８２…第５の減算器
２８３…動きベクトル量変換部
２８４…判定部
２９０…パンニング検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を検出して、振動に応じた検出信号を出力する振動検出部と、
光軸と交差する方向に移動可能な振れ補正光学系を有する振れ補正部と、
像振れを補正するように前記振れ補正部を駆動させる駆動部と、
撮像素子で撮像された画像信号に基づいた被写体の動きベクトル量を受信する受信部と、
前記検出信号に基づいて、像振れ量を演算する像振れ量演算部と、
前記振れ補正光学系の位置に応じて、前記振れ補正光学系を、前記振れ補正光学系の可動範囲中心に移動させるための向心力をバイアス量として演算するバイアス量演算部と、
前記像振れ量と、前記バイアス量を重畳した像振れ量との差をバイアス残差として算出するバイアス残差演算部と、
前記バイアス残差と、前記動きベクトル量に対応する前記振れ補正光学系の振れ残差とを比較し、該比較結果に基づいて、前記バイアス量を変更する制御部と、を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ鏡筒において、
前記制御部は、前記バイアス残差と前記振れ残差との差が、第１の基準値よりも大きい場合には、前記バイアス量を小さくなるように変更し、前記差が、第２の基準値よりも小さい場合には、前記バイアス量を大きくなるように変更することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレンズ鏡筒において、
前記像振れ量演算部は、前記バイアス残差と前記振れ残差との比較の結果に基づいて、前記像振れ量を変更することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のレンズ鏡筒において、
前記制御部は、前記像振れ量が極大値を示した際に、前記バイアス量を変更することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のレンズ鏡筒において、
前記受信部は、前記撮像素子の露光を開始するための露光開始信号を受信可能となっており、
前記制御部は、前記露光開始信号を受信した場合に、前記バイアス量を変更することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項６】
振動を検出して、振動に応じた検出信号を出力する振動検出部と、
光軸と交差する方向に移動可能な撮像素子を有する振れ補正部と、
像振れを補正するように前記振れ補正部を駆動させる駆動部と、
前記撮像素子で撮像された画像信号に基づいて、被写体の動きベクトル量を演算する動きベクトル量演算部と、
前記検出信号に基づいて、像振れ量を演算する像振れ量演算部と、
前記撮像素子の位置に応じて、前記撮像素子を、前記撮像素子の可動範囲中心に移動させるための向心力をバイアス量として演算するバイアス量演算部と、
前記像振れ量と、前記バイアス量を重畳した像振れ量との差をバイアス残差として算出するバイアス残差演算部と、
前記バイアス残差と、前記動きベクトル量に対応する前記撮像素子の振れ残差とを比較し、該比較結果に基づいて、前記バイアス量を変更する制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記バイアス残差と前記振れ残差との差が、第１の基準値よりも大きい場合には、前記バイアス量を小さくなるように変更し、前記差が、第２の基準値よりも小さい場合には、前記バイアス量を大きくなるように変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の撮像装置において、
前記像振れ量演算部は、前記バイアス残差と前記振れ残差との比較の結果に基づいて、前記像振れ量を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記像振れ量が極大値を示した際に、前記バイアス量を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記撮像素子の露光を開始する直前に、前記バイアス量を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
振動を検出して、振動に応じた検出信号を出力する振動検出部と、
光軸と交差する方向に移動可能な振れ補正光学系を有する振れ補正部と、
像振れを補正するように前記振れ補正部を駆動させる駆動部と、
撮像素子で撮像された画像信号に基づいた被写体の動きベクトル量を受信する受信部と、
前記検出信号に基づいて、像振れ量を演算する像振れ量演算部と、
前記振れ補正光学系の位置に応じて、前記振れ補正光学系を、前記振れ補正光学系の可動範囲中心に移動させるための向心力をバイアス量として演算するバイアス量演算部と、
前記像振れ量と、前記バイアス量を重畳した像振れ量との差をバイアス残差として算出するバイアス残差演算部と、
前記バイアス残差と、前記動きベクトル量に対応する前記振れ補正光学系の振れ残差とを比較し、該比較結果に基づいて、前記バイアス量を変更する制御部と、を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ鏡筒において、
前記制御部は、前記バイアス残差と前記振れ残差との差が、第１の基準値よりも大きい場合には、前記バイアス量を小さくなるように変更し、前記差が、第２の基準値よりも小さい場合には、前記バイアス量を大きくなるように変更することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレンズ鏡筒において、
前記像振れ量演算部は、前記バイアス残差と前記振れ残差との比較の結果に基づいて、前記像振れ量を変更することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のレンズ鏡筒において、
前記制御部は、前記像振れ量が極大値を示した際に、前記バイアス量を変更することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のレンズ鏡筒において、
前記受信部は、前記撮像素子の露光を開始するための露光開始信号を受信可能となっており、
前記制御部は、前記露光開始信号を受信した場合に、前記バイアス量を変更することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項６】
振動を検出して、振動に応じた検出信号を出力する振動検出部と、
光軸と交差する方向に移動可能な撮像素子を有する振れ補正部と、
像振れを補正するように前記振れ補正部を駆動させる駆動部と、
前記撮像素子で撮像された画像信号に基づいて、被写体の動きベクトル量を演算する動きベクトル量演算部と、
前記検出信号に基づいて、像振れ量を演算する像振れ量演算部と、
前記撮像素子の位置に応じて、前記撮像素子を、前記撮像素子の可動範囲中心に移動させるための向心力をバイアス量として演算するバイアス量演算部と、
前記像振れ量と、前記バイアス量を重畳した像振れ量との差をバイアス残差として算出するバイアス残差演算部と、
前記バイアス残差と、前記動きベクトル量に対応する前記撮像素子の振れ残差とを比較し、該比較結果に基づいて、前記バイアス量を変更する制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記バイアス残差と前記振れ残差との差が、第１の基準値よりも大きい場合には、前記バイアス量を小さくなるように変更し、前記差が、第２の基準値よりも小さい場合には、前記バイアス量を大きくなるように変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の撮像装置において、
前記像振れ量演算部は、前記バイアス残差と前記振れ残差との比較の結果に基づいて、前記像振れ量を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記像振れ量が極大値を示した際に、前記バイアス量を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記撮像素子の露光を開始する直前に、前記バイアス量を変更することを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−５４２６４（Ｐ２０１３−５４２６４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３６４１（Ｐ２０１１−１９３６４１）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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