手ぶれ補正機能付きカメラ
【課題】 カメラの使用状況に関らず、常に適切な手ぶれ補正を行う。
【解決手段】 ジャイロメータおよび手ぶれ補正機構をカメラ内部に設け、姿勢センサ、パラメータ調整ボタンを設ける。カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が所定時間Ｔ１を超えた場合、パラメータ調整ボタンの押下に従い、限界感度法によって制御パラメータを調整する。このとき、姿勢センサ、ジャイロメータからの出力信号に基づいてカメラが撮影姿勢であることをモニタリングする。
【解決手段】 ジャイロメータおよび手ぶれ補正機構をカメラ内部に設け、姿勢センサ、パラメータ調整ボタンを設ける。カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が所定時間Ｔ１を超えた場合、パラメータ調整ボタンの押下に従い、限界感度法によって制御パラメータを調整する。このとき、姿勢センサ、ジャイロメータからの出力信号に基づいてカメラが撮影姿勢であることをモニタリングする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手ぶれ補正機能を備えたカメラに関し、特に、制御系において定められるパラメータの設定、調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
手ぶれ補正機能を備えたカメラでは、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出するため、角速度センサが設けられ、あるいは映像信号から動きベクトルが検出される。そして、像ブレを防ぐため、手ぶれによるカメラの動きを相殺するようにプリズムなどの光学レンズが駆動される。これにより、像ブレの生じない画像を得ることができる（特許文献１参照）。
【０００３】
手ぶれ補正の制御に関しては、例えば汎用的なフィードバック制御であるＰＩＤ制御が適用される。ＰＩＤ制御では、比例ゲイン、積分時間、微分時間といった制御パラメータが制御系の特性に従って調整され、例えば限界感度法によってパラメータ値が定められる（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−１９９４４９号公報
【特許文献２】特開平９−３４５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カメラを長い間使用すると、手ぶれ補正機構における磨耗などにより、応答特性といった制御系の特性が変化する。しかしながら、制御パラメータはあらかじめ製造時の制御系の特性に従って定められているため、長年の使用によって制御誤差が生じ、像ブレが防止できなくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のカメラは、光学的補正により像ブレを防ぐ手ぶれ補正機構を備えたカメラであり、手ぶれ補正機構の経時的変化などに関らず、常に適切な手ぶれ補正を実行可能なカメラである。本発明のカメラは、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出し、手ぶれ検出信号を出力する手ぶれ検出手段と、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構とを備える。例えば手ブレ検出手段は角速度を検出するジャイロメータによって構成すればよい。また、手ぶれ補正機構は、撮影光学系中に手ぶれ補正用レンズを設け、手ぶれを相殺する方向へレンズを相対的にシフトさせる構成にすればよい。あるいは、手ぶれを相殺する方向へ撮像素子を相対的にシフトさせる構成にしてもよい。
【０００６】
さらに本発明のカメラは、手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、制御パラメータを、手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に従って定めるパラメータ調整手段とを備える。制御系の特性は、手ぶれ補正機構の特性などにより、その応答特性、安定性などが異なる。そして、制御パラメータは、その制御系の特性に従って定められる。制御手段は、例えばＰＩＤ制御を実行する。この場合、制御パラメータは比例ゲイン、積分時間、微分時間となる。ＰＩＤ制御の場合、パラメータ調整手段は、限界感度法によって制御パラメータを定めればよい。
【０００７】
本発明のカメラでは、パラメータ調整手段が、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき制御パラメータを定める。カメラの姿勢が変化していないのに関らず、手ぶれに応じた入力要素が制御系に入力されたものと仮定し、手ぶれ補正機構に操作量を与える。そして、手ぶれ補正機構から出力される制御量と入力要素との偏差に基づきフィードバック制御を実行する過程で、制御パラメータの値を変えていく。その中で、フィードバック制御系の特性、すなわち速応性、定常偏差、減衰特性を最も高める制御パラメータが定められる。例えば、ＰＩＤ制御において限界感度法により制御パラメータを定める場合、手ぶれ検出信号に相当するステップが入力されたものと仮定し、制御パラメータの積分時間、微分時間を一定にしたまま比例ゲインを変えていく。そして、持続振動が生じたときの比例ゲインおよび振動周期に基づいて制御パラメータを定めればよい。
【０００８】
ここで、カメラの「撮影姿勢」は、手ぶれによる姿勢変化が生じておらず、かつカメラが水平姿勢のまま静止した状態を表し、撮影時において本来決められるべきカメラの姿勢を示す。すなわち、カメラの光軸（カメラ筐体の底面、上面）が水平方向に実質的に平行であって、静止した状態にあるカメラ姿勢を意味する。例えば、手ぶれ補正機構におけるレンズあるいは撮像素子を相対的シフトさせる方向が、撮影光学系の光軸に垂直な平面にあって互いに直交した２方向である場合、カメラが上記撮影姿勢の場合、２方向は水平方向、鉛直方向となる。手ぶれ補正機構あるいはカメラの自重により、制御系の応答特性はカメラ姿勢の違い（傾いた姿勢等）によって変わる。本発明では、撮影時に撮影者が決めようとするカメラの本来的姿勢（製造時における制御パラメータを設定するときの姿勢と同じ）により、制御パラメータが定められる。そのため、手ぶれ検出手段および手ぶれ補正機構の動作する状況に合った制御パラメータが得られ、適切なフィードバック制御によって手ぶれ補正が実行される。
【０００９】
カメラの撮影姿勢は撮影者が判断してもよいが、より適切にカメラの姿勢を判断するため、カメラが撮影姿勢であるか否かを検出するカメラ姿勢検出手段を設けるのがよい。内部構成を複雑化させないため、カメラの手ぶれ検出手段を利用して撮影姿勢を検出するのがよい。例えば、カメラが水平姿勢であるか否かを検知し、水平姿勢検出信号を出力する水平姿勢検知手段を設け、手ぶれ検出手段による手ぶれ検出信号と水平姿勢検出信号とに基づいてカメラの撮影姿勢を検出するのがよい。水平姿勢検知手段は、例えばジャイロメータで構成される。
【００１０】
制御パラメータの調整中にカメラの姿勢が崩れると、適正な制御パラメータを求められない恐れがある。そのため、制御パラメータの調整中、カメラが撮影姿勢から外れたか否かを検出するカメラ姿勢監視手段を設け、カメラが撮影姿勢から外れた場合、強制的に制御パラメータの調整を中止する強制中止手段を設けるのが好ましい。
【００１１】
制御パラメータの調整は、撮影者の意思によって実行開始してもよく、あるいは自動的に制御パラメータの調整を行ってもよい。撮影者の判断によって実行される場合、制御パラメータの調整を開始させるパラメータ調整ボタンを設ける。
【００１２】
制御パラメータの調整は、手ぶれ補正機構の経時的変化に合わせて行う必要性があることから、手ぶれ補正を利用した累積的時間や使用回数などに基づいて制御パラメータの調整を実行するのがよい。例えば、カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が、制御パラメータの調整を必要としない許容限度時間を超えているか否かを検出する実行時間監視手段を備えるのが好ましい。撮影者がパラメータ調整を実行開始させる場合、カメラの使用時間が許容限度時間を過ぎている場合、制御パラメータの調整の必要性を報知する報知手段を設ける。一方、自動的に制御パラメータの調整を行う場合、パラメータ調整手段が、カメラの使用時間が許容限度時間を超えていれば制御パラメータを調整するのがよい。
【００１３】
本発明のカメラの手ぶれ補正制御装置は、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、制御パラメータを、手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを備え、パラメータ調整手段が、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき制御パラメータを定めることを特徴とする。ただし、撮影機能付き携帯電話、携帯端末などの携帯機器もここではカメラに含まれるものとする。
【００１４】
本発明のカメラの手ぶれ補正制御方法は、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御し、制御パラメータを、手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整する方法であって、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき制御パラメータを定めることを特徴とする。
【００１５】
本発明のカメラの手ぶれ補正制御プログラムは、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、制御パラメータを、手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを機能させ、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき制御パラメータを定めるように、パラメータ調整手段を機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このように本発明によれば、カメラの使用経過に関らず、適切な手ぶれ補正を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態である手ぶれ補正機能付きカメラについて説明する。
【００１８】
図１は、第１の実施形態であるデジタルカメラの概略的斜視図である。図２は、姿勢センサを模式的に示した図である。図３は、手ぶれ補正機構の模式図である。
【００１９】
カメラ１０は、手ぶれ補正機能を備えたデジタルカメラであり、レンズ鏡筒１１の後方には、図３に示す手ぶれ補正機構２６が設けられている。カメラ上面１０Ｕには、レリーズボタン１３、手ぶれ補正ボタン１６、パラメータ調整ボタン１８が設けられている。
【００２０】
カメラ内部には、手ぶれを検出するためのジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂが設けられており、ジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂは、それぞれカメラがピッチング、ヨーイングするときの角速度を検出する。ただし、カメラ１０の光軸Ｅ周りの動き、すなわち図１、図３に示すＸ−Ｙ平面上での動きをヨーイング、光軸Ｅの垂直方向周りの動き、すなわちＸ−Ｙ平面に垂直な方向とＹ方向とを含む平面上での動きをピッチングとする。
【００２１】
また、カメラ１０の姿勢を検知する姿勢センサ１７がカメラ内部に設けられており、カメラの静止状態における姿勢を検出する。図２に示すように、姿勢センサ１７は、内部が空洞の半球型ジャイロメータであり、断面曲線が放物線状になるように形成されている。姿勢センサ１７は、頂部がカメラ１０の底面方向を向いた容器２１と、容器２１の内部で自在に移動可能な球体２３と、容器２１の底部を支持する姿勢スイッチ２２とを備え、球体２３は容器２１内部に密閉されている。
【００２２】
カメラ１０が水平姿勢、すなわちカメラ１０の光軸Ｅおよびカメラ底面１０Ｓが水平面に実質的に平行である姿勢を維持している状態では、球体２３は容器２１の頂部に位置し、姿勢スイッチ２２はＯＮ状態となる。カメラ１０が水平姿勢から傾くと、球体２２が破線で示すように容器２１の頂部から移動し、姿勢スイッチ２２はＯＦＦに切り替わる。
【００２３】
手ぶれ補正機構２６は、図３に示すように、ＣＣＤ４０が中央付近に取付けられた矩形状の移動ステージ２６Ａと、レンズ鏡筒１１内部を通った光を通す開口部ＡＰが形成され、移動ステージ２６Ａに近接した状態で対向する矩形状の固定ステージ２６Ｂと、移動ステージ２６Ａおよび固定ステージ２６Ｂとを支持する支持体（図示せず）とを備える。移動ステージ２６Ａは、モータ（図示せず）の駆動により、光軸Ｅに垂直な平面上にあって互いに垂直なＸ方向、Ｙ方向に沿って移動可能である。カメラ１０が水平姿勢状態の場合、Ｘ方向は水平面に沿った方向、Ｙ方向は鉛直方向に沿った方向になる。ジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂによってピッチング、ヨーイングに対応する角速度が検出されると、手ぶれによる像ブレを相殺（補償）するように移動ステージ２６Ａが移動する。固定ステージ２６Ｂの開口部ＡＰのサイズは、ＣＣＤ４０の移動範囲に従って定められている。
【００２４】
移動ステージ２６ＡのＣＣＤ４０の周りには、Ｘ方向、Ｙ方向に沿ってホール素子などの磁気センサ２７Ａ、２７Ｂが配置されている。一方、固定ステージ２６Ｂには、磁気センサ２７Ａ、２７Ｂに対向するように磁石２４Ａ、２４ＢがＸ方向、Ｙ方向に沿って配置されている。手ぶれが検知されて移動ステージ２６Ａが移動すると、磁気センサ２７Ａ、２７Ｂは、磁石２４Ａ、２４Ｂに対する相対的位置の変化に応じて磁界変化を検知し、それぞれ移動ステージ２６ＡのＸ方向、Ｙ方向の移動量を検出する。
【００２５】
図４は、カメラ１０のブロック図である。
【００２６】
ＣＰＵを含むシステムコントロール回路５０はカメラ１０を制御し、カメラ全体の処理動作を実行するプログラムがＲＯＭ５１に格納されている。レリーズ全押スイッチ１３Ｂ、レリーズ半押しスイッチ１３Ａ、パラメータ調整スイッチ１８Ａ、メインスイッチ１５Ａなどの回路がシステムコントロール回路５０に接続されており、メインボタン（図示せず）に対する操作によって電源がＯＮになると、メインスイッチ１５ＡがＯＮになり、各回路へ電源が供給される。
【００２７】
撮影モードが設定されている場合、動画像を表示するための処理動作が実行される。撮影光学系１５を通った光がシャッタ２８を介してＣＣＤ４０に到達すると、被写体像がＣＣＤ４０に受光面に形成される。ＣＣＤ４０では、光電変換により被写体像に応じたアナログ画像信号が発生し、ＣＣＤ駆動回路５２によってＣＣＤ４０から画像信号が所定時間間隔で順次読み出される。ＣＣＤ４０から読み出されたアナログ画像信号は、アンプ回路４２において増幅され、Ａ／Ｄ変換器４４においてデジタル信号に変換される。
【００２８】
画像処理回路４６では、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理など様々な処理がデジタル画像信号に対して施される。処理された画像信号は一時的にフレームメモリ（図示せず）に格納され、ＬＣＤドライバ４７へ送られる。ＬＣＤドライバ４７は、画像信号に基づいて液晶表示部３０を駆動する。その結果、カメラ背面に設けられた液晶表示部３０に被写体像が動画像として表示される。
【００２９】
レリーズボタン１３が半押しされると、レリーズボタン半押スイッチ１３Ａによって半押しが検出され、被写体の明るさ、被写体との距離が露出検出器６３などにおいて検出されるとともに、焦点調整のため、撮影光学系１５内のフォーカシングレンズ（図示せず）がレンズ駆動回路６４によって駆動される。シャッタ２８の動作および撮影光学系１５におけるレンズ駆動は、露出制御回路５８によって制御されている。
【００３０】
レリーズボタン１３が全押しされると、撮影動作が実行される。すなわち、シャッタ２８が所定の開度で所定期間開き、被写体像がＣＣＤ４０に形成されると、被写体像に応じた１フレーム分の画像信号がＣＣＤ４０から読み出される。読み出された画像信号は、アンプ回路４２、Ａ／Ｄ変換器４４、画像処理回路４６において処理され、一時的にフレームメモリに格納される。フレームメモリから読み出された画像信号は、画像処理回路４６、システムコントロール回路５０を介して記録制御回路６２へ送られる。記録制御回路６２では、画像信号に対して圧縮処理が施され、圧縮画像データがメモリカード６０に記憶される。
【００３１】
手ぶれ補正ボタン１６が押下されると、手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮ状態となり、手ぶれ補正を実行させる操作信号がシステムコントロール回路５０において検出される。システムコントロール回路５０は、手ぶれ補正処理を実行するため、手ぶれ補正機構２６を駆動可能にする。手ぶれ補正ボタン１６が再び押下されて手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＦＦ状態になると、手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮ状態であった時間がメモリ５０Ｒに格納される。手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮ状態であった時間は蓄積され、手ぶれ補正の累積的実行時間がメモリ５０Ｒに格納される。パラメータ調整ボタン１８が押下されると、パラメータ調整スイッチ１８ＡがＯＮ状態となり、後述する制御パラメータの調整処理が実行される。
【００３２】
図５は、制御系のブロック線図である。
【００３３】
制御器Ａ１、制御パラメータ変更部Ａ４は、システムコントロール回路５０によって構成されており、制御対象Ａ２は手ぶれ補正機構２６によって構成され、検出部Ａ３は磁気センサ２７Ａ、２７Ｂによって構成される。手ぶれによってジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂから角速度に応じた信号が出力されると、その検出信号に基づいて目標信号が制御器Ａ１に入力され、制御器Ａ１は操作量として駆動信号を制御対象Ａ２へ出力する。手ぶれ補正機構２６の移動ステージ２６Ａが移動することによって磁気センサ２７Ａ、２７Ｂから移動量に応じた信号が出力されると、その信号が制御量として検出部Ａ３に入力し、観測信号として制御系にフィードバックされる。そして、偏差に基づいて制御器Ａ１は制御対象Ａ２をフィードバック制御する。
【００３４】
制御器Ａ１はＰＩＤ制御器であり、Ｐ（比例）動作、Ｉ（積分）動作、Ｄ（微分）動作を組み合わせて制御を実行する。制御パラメータである比例ゲインＫP、積分時間ＴI、微分時間ＴDは、あらかじめ製造時に限界感度法によって所定値に定められている。すなわち、制御器Ａ１にステップが入力されたものと仮定し、積分時間ＴI、微分時間ＴDを固定しながら（ＴI→∞、ＴD→０）比例動作させ、比例ゲインＫPを増大させていく。そして、持続振動が生じたときの比例ゲインＫPCとその振動周期ＴCを定め、この比例ゲインＫPCと振動周期ＴCから最適な比例ゲインＫP、積分時間ＴI、微分時間ＴDの値を定める。
【００３５】
一方、カメラ１０の使用中にパラメータ調整ボタン１８が押下された場合、手ぶれに応じたステップの信号が入力されたものとみなされ、制御器Ａ１が操作量を出力する。このステップ入力に従って限界感度法による制御パラメータの調整が実行され、制御パラメータ（比例ゲインＫP、積分時間ＴI、微分時間ＴD）の値が定められる。
【００３６】
図６は、制御パラメータの調整処理を示したフローチャートである。この調整処理は、手ぶれ補正ボタン１６による手ぶれ補正モードの状態、あるいはカメラの電源投入状態のいて、定期的に実行される。
【００３７】
ステップＳ１０１では、手ぶれ補正スイッチ１６Ａの累積的なＯＮ時間、すなわちカメラを使用してから今までの手ぶれ補正の実行時間が所定時間Ｔ１を超えているか否かが判断される。ここでの所定時間Ｔ１は、手ぶれ補正機構２６の機械的な経時変化（磨耗など）により制御パラメータの調整が必要となる時間を示す。手ぶれ補正の累積的実行時間が所定時間Ｔ１を超えていないと判断されると、ステップＳ１０１が繰り返し実行される。一方、手ぶれ補正の累積的実行時間が所定時間Ｔ１を超えていると判断されると、ステップＳ１０２へ進む。
【００３８】
ステップＳ１０２では、姿勢センサ１７がＯＮ状態であってジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力が０であるか、すなわち手ぶれが生じておらず、撮影時において撮影者が採ろうとするカメラの撮影姿勢を維持しているか否かが判断される。ここでは、カメラに手ぶれが生じておらず、光軸Ｅが水平方向となるようにカメラ１０が水平姿勢で静止した状態をカメラの撮影姿勢と定める。
【００３９】
ステップＳ１０２において、姿勢センサ１７がＯＦＦ状態、あるいはジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力が０ではないと判断されると、繰り返しステップＳ１０２が実行される。一方、姿勢センサ１７がＯＮ状態であってジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力が０であると判断された場合、ステップＳ１０３へ進み、制御パラメータの調整が必要であることをユーザに伝える文字情報（例えば、「パラメータ調整必要あり」など）が液晶表示部３０に表示される。ステップＳ１０３が実行されると、ステップＳ１０４へ進む。
【００４０】
ステップＳ１０４では、パラメータ調整スイッチ１８ＡがＯＮ状態であるか、すなわちパラメータ調整ボタン１８がユーザによって押下されたか否かが判断される。パラメータ調整スイッチ１８ＡがＯＮ状態ではないと判断された場合、ステップＳ１０４が繰り返し実行される。一方、パラメータ調整スイッチ１８ＡがＯＮ状態であると判断された場合、ステップＳ１０５へ進む。
【００４１】
ステップＳ１０５では、手ぶれ補正機構２６を含む制御系の今現在の応答特性に適した制御パラメータ（比例ゲインＫP、積分時間ＴI、微分時間ＴD）の値を得るため、手ぶれに応じたステップ（入力要素）があったものと仮定して手ブレ補正機構２６を駆動させ、限界感度法による制御パラメータ調整が実行される。そして、ステップＳ１０６では、制御パラメータをユーザに知らせる文字情報が液晶表示部３０に表示される。
【００４２】
ステップＳ１０７では、姿勢センサ１７がＯＦＦ状態あるいはジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力が０でない、すなわち、手ぶれなどによりカメラ１０が撮影姿勢から外れているか否かが判断される。ステップＳ１０７において、姿勢センサ１７がＯＦＦ状態あるいはジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力が０でないと判断された場合、ステップＳ１０８へ進み、限界感度法による制御パラメータの調整が強制的に中止され、強制的中止を伝える文字情報が液晶表示部３０に表示される。ステップＳ１０８が実行されると、ステップＳ１０２へ戻る。一方、姿勢センサ１７がＯＮ状態あるいはジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力が０であると判断された場合、ステップＳ１０９へ進む。
【００４３】
ステップＳ１０９では、制御パラメータの調整が終了したか否か、すなわち手ぶれ補正機構２６Ａが持続振動状態となって最適な制御パラメータが（比例ゲインＫP、積分時間ＴI、微分時間ＴD）が求められたか否かが判断される。制御パラメータの調整が終了していないと判断された場合、ステップＳ１０７へ戻る。一方、制御パラメータの調整が終了したと判断された場合、パラメータの調整処理は終了する。
【００４４】
このように本実施形態によれば、ジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂおよび手ぶれ補正機構２６がカメラ１０内部に設けられるとともに、姿勢センサ１７、パラメータ調整ボタン１８が設けられる。カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が所定時間Ｔ１を超えた場合、パラメータ調整ボタン１８が押下されると、限界感度法によって制御パラメータが調整される。このとき、姿勢センサ１７、ジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力信号に基づいてカメラ１０が撮影姿勢で維持されていることが監視される。
【００４５】
次に、図７を用いて、第２の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。第２の実施形態では、累積的手ぶれ補正実行時間が所定時間を超えると、自動的に制御パラメータが調整される。それ以外の構成については、第１の実施形態と実質的に同じである。
【００４６】
図７は、第２の実施形態における制御パラメータの調整処理を示したフローチャートである。
【００４７】
ステップＳ２０１、Ｓ２０２の実行は、図６のステップＳ１０１、Ｓ１０２の実行と同じである。すなわち、手ぶれ補正の累積的実行時間が所定時間Ｔ１を超えているか否かが判断され、所定時間Ｔ１を超えている場合にはカメラ１０が撮影姿勢で維持されているか否かが判断される。
【００４８】
ステップＳ２０３、Ｓ２０４の実行は、図６のステップＳ１０４、Ｓ１０５の実行と同じである。すなわち、制御パラメータの調整が必要である場合、限界感度法によって現在の手ぶれ補正機構２６の応答特性に適した制御パラメータが自動的に設定される。ステップＳ２０５〜Ｓ２０７の実行は、図６のステップＳ１０７〜Ｓ１０９の実行と同じであり、制御パラメータが定められると制御パラメータの調整は終了する。
【００４９】
手ぶれ補正機構としては、プリズムなどの手ぶれ補正用レンズを設け、手ぶれに合わせてレンズをシフトさせる構成にしてもよい。また、制御動作をＰＩＤ制御以外の制御方法で実現させてもよく、その制御方法に従った制御パラメータを調整すればよい。手ぶれ補正の累積的実行時間によって制御パラメータの調整時期を判断する代わりに、手ぶれ補正の使用回数（手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮされた回数）など他の使用条件に従って判断してもよい。また、カメラの撮影姿勢については撮影者が判断するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施形態であるデジタルカメラの概略的斜視図である。
【図２】姿勢センサを模式的に示した図である。
【図３】手ぶれ補正機構の模式図である。
【図４】カメラのブロック図である。
【図５】制御系のブロック線図である。
【図６】制御パラメータの調整処理を示したフローチャートである。
【図７】第２の実施形態における制御パラメータの調整処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ カメラ
１５ 撮影光学系
１７ 姿勢センサ
１８ パラメータ調整ボタン
２０Ａ ジャイロメータ
２０Ｂ ジャイロメータ
２６ 手ぶれ補正機構
５０ システムコントロール回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手ぶれ補正機能を備えたカメラに関し、特に、制御系において定められるパラメータの設定、調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
手ぶれ補正機能を備えたカメラでは、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出するため、角速度センサが設けられ、あるいは映像信号から動きベクトルが検出される。そして、像ブレを防ぐため、手ぶれによるカメラの動きを相殺するようにプリズムなどの光学レンズが駆動される。これにより、像ブレの生じない画像を得ることができる（特許文献１参照）。
【０００３】
手ぶれ補正の制御に関しては、例えば汎用的なフィードバック制御であるＰＩＤ制御が適用される。ＰＩＤ制御では、比例ゲイン、積分時間、微分時間といった制御パラメータが制御系の特性に従って調整され、例えば限界感度法によってパラメータ値が定められる（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−１９９４４９号公報
【特許文献２】特開平９−３４５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カメラを長い間使用すると、手ぶれ補正機構における磨耗などにより、応答特性といった制御系の特性が変化する。しかしながら、制御パラメータはあらかじめ製造時の制御系の特性に従って定められているため、長年の使用によって制御誤差が生じ、像ブレが防止できなくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のカメラは、光学的補正により像ブレを防ぐ手ぶれ補正機構を備えたカメラであり、手ぶれ補正機構の経時的変化などに関らず、常に適切な手ぶれ補正を実行可能なカメラである。本発明のカメラは、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出し、手ぶれ検出信号を出力する手ぶれ検出手段と、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構とを備える。例えば手ブレ検出手段は角速度を検出するジャイロメータによって構成すればよい。また、手ぶれ補正機構は、撮影光学系中に手ぶれ補正用レンズを設け、手ぶれを相殺する方向へレンズを相対的にシフトさせる構成にすればよい。あるいは、手ぶれを相殺する方向へ撮像素子を相対的にシフトさせる構成にしてもよい。
【０００６】
さらに本発明のカメラは、手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、制御パラメータを、手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に従って定めるパラメータ調整手段とを備える。制御系の特性は、手ぶれ補正機構の特性などにより、その応答特性、安定性などが異なる。そして、制御パラメータは、その制御系の特性に従って定められる。制御手段は、例えばＰＩＤ制御を実行する。この場合、制御パラメータは比例ゲイン、積分時間、微分時間となる。ＰＩＤ制御の場合、パラメータ調整手段は、限界感度法によって制御パラメータを定めればよい。
【０００７】
本発明のカメラでは、パラメータ調整手段が、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき制御パラメータを定める。カメラの姿勢が変化していないのに関らず、手ぶれに応じた入力要素が制御系に入力されたものと仮定し、手ぶれ補正機構に操作量を与える。そして、手ぶれ補正機構から出力される制御量と入力要素との偏差に基づきフィードバック制御を実行する過程で、制御パラメータの値を変えていく。その中で、フィードバック制御系の特性、すなわち速応性、定常偏差、減衰特性を最も高める制御パラメータが定められる。例えば、ＰＩＤ制御において限界感度法により制御パラメータを定める場合、手ぶれ検出信号に相当するステップが入力されたものと仮定し、制御パラメータの積分時間、微分時間を一定にしたまま比例ゲインを変えていく。そして、持続振動が生じたときの比例ゲインおよび振動周期に基づいて制御パラメータを定めればよい。
【０００８】
ここで、カメラの「撮影姿勢」は、手ぶれによる姿勢変化が生じておらず、かつカメラが水平姿勢のまま静止した状態を表し、撮影時において本来決められるべきカメラの姿勢を示す。すなわち、カメラの光軸（カメラ筐体の底面、上面）が水平方向に実質的に平行であって、静止した状態にあるカメラ姿勢を意味する。例えば、手ぶれ補正機構におけるレンズあるいは撮像素子を相対的シフトさせる方向が、撮影光学系の光軸に垂直な平面にあって互いに直交した２方向である場合、カメラが上記撮影姿勢の場合、２方向は水平方向、鉛直方向となる。手ぶれ補正機構あるいはカメラの自重により、制御系の応答特性はカメラ姿勢の違い（傾いた姿勢等）によって変わる。本発明では、撮影時に撮影者が決めようとするカメラの本来的姿勢（製造時における制御パラメータを設定するときの姿勢と同じ）により、制御パラメータが定められる。そのため、手ぶれ検出手段および手ぶれ補正機構の動作する状況に合った制御パラメータが得られ、適切なフィードバック制御によって手ぶれ補正が実行される。
【０００９】
カメラの撮影姿勢は撮影者が判断してもよいが、より適切にカメラの姿勢を判断するため、カメラが撮影姿勢であるか否かを検出するカメラ姿勢検出手段を設けるのがよい。内部構成を複雑化させないため、カメラの手ぶれ検出手段を利用して撮影姿勢を検出するのがよい。例えば、カメラが水平姿勢であるか否かを検知し、水平姿勢検出信号を出力する水平姿勢検知手段を設け、手ぶれ検出手段による手ぶれ検出信号と水平姿勢検出信号とに基づいてカメラの撮影姿勢を検出するのがよい。水平姿勢検知手段は、例えばジャイロメータで構成される。
【００１０】
制御パラメータの調整中にカメラの姿勢が崩れると、適正な制御パラメータを求められない恐れがある。そのため、制御パラメータの調整中、カメラが撮影姿勢から外れたか否かを検出するカメラ姿勢監視手段を設け、カメラが撮影姿勢から外れた場合、強制的に制御パラメータの調整を中止する強制中止手段を設けるのが好ましい。
【００１１】
制御パラメータの調整は、撮影者の意思によって実行開始してもよく、あるいは自動的に制御パラメータの調整を行ってもよい。撮影者の判断によって実行される場合、制御パラメータの調整を開始させるパラメータ調整ボタンを設ける。
【００１２】
制御パラメータの調整は、手ぶれ補正機構の経時的変化に合わせて行う必要性があることから、手ぶれ補正を利用した累積的時間や使用回数などに基づいて制御パラメータの調整を実行するのがよい。例えば、カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が、制御パラメータの調整を必要としない許容限度時間を超えているか否かを検出する実行時間監視手段を備えるのが好ましい。撮影者がパラメータ調整を実行開始させる場合、カメラの使用時間が許容限度時間を過ぎている場合、制御パラメータの調整の必要性を報知する報知手段を設ける。一方、自動的に制御パラメータの調整を行う場合、パラメータ調整手段が、カメラの使用時間が許容限度時間を超えていれば制御パラメータを調整するのがよい。
【００１３】
本発明のカメラの手ぶれ補正制御装置は、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、制御パラメータを、手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを備え、パラメータ調整手段が、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき制御パラメータを定めることを特徴とする。ただし、撮影機能付き携帯電話、携帯端末などの携帯機器もここではカメラに含まれるものとする。
【００１４】
本発明のカメラの手ぶれ補正制御方法は、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御し、制御パラメータを、手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整する方法であって、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき制御パラメータを定めることを特徴とする。
【００１５】
本発明のカメラの手ぶれ補正制御プログラムは、手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、制御パラメータを、手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを機能させ、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき制御パラメータを定めるように、パラメータ調整手段を機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このように本発明によれば、カメラの使用経過に関らず、適切な手ぶれ補正を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態である手ぶれ補正機能付きカメラについて説明する。
【００１８】
図１は、第１の実施形態であるデジタルカメラの概略的斜視図である。図２は、姿勢センサを模式的に示した図である。図３は、手ぶれ補正機構の模式図である。
【００１９】
カメラ１０は、手ぶれ補正機能を備えたデジタルカメラであり、レンズ鏡筒１１の後方には、図３に示す手ぶれ補正機構２６が設けられている。カメラ上面１０Ｕには、レリーズボタン１３、手ぶれ補正ボタン１６、パラメータ調整ボタン１８が設けられている。
【００２０】
カメラ内部には、手ぶれを検出するためのジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂが設けられており、ジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂは、それぞれカメラがピッチング、ヨーイングするときの角速度を検出する。ただし、カメラ１０の光軸Ｅ周りの動き、すなわち図１、図３に示すＸ−Ｙ平面上での動きをヨーイング、光軸Ｅの垂直方向周りの動き、すなわちＸ−Ｙ平面に垂直な方向とＹ方向とを含む平面上での動きをピッチングとする。
【００２１】
また、カメラ１０の姿勢を検知する姿勢センサ１７がカメラ内部に設けられており、カメラの静止状態における姿勢を検出する。図２に示すように、姿勢センサ１７は、内部が空洞の半球型ジャイロメータであり、断面曲線が放物線状になるように形成されている。姿勢センサ１７は、頂部がカメラ１０の底面方向を向いた容器２１と、容器２１の内部で自在に移動可能な球体２３と、容器２１の底部を支持する姿勢スイッチ２２とを備え、球体２３は容器２１内部に密閉されている。
【００２２】
カメラ１０が水平姿勢、すなわちカメラ１０の光軸Ｅおよびカメラ底面１０Ｓが水平面に実質的に平行である姿勢を維持している状態では、球体２３は容器２１の頂部に位置し、姿勢スイッチ２２はＯＮ状態となる。カメラ１０が水平姿勢から傾くと、球体２２が破線で示すように容器２１の頂部から移動し、姿勢スイッチ２２はＯＦＦに切り替わる。
【００２３】
手ぶれ補正機構２６は、図３に示すように、ＣＣＤ４０が中央付近に取付けられた矩形状の移動ステージ２６Ａと、レンズ鏡筒１１内部を通った光を通す開口部ＡＰが形成され、移動ステージ２６Ａに近接した状態で対向する矩形状の固定ステージ２６Ｂと、移動ステージ２６Ａおよび固定ステージ２６Ｂとを支持する支持体（図示せず）とを備える。移動ステージ２６Ａは、モータ（図示せず）の駆動により、光軸Ｅに垂直な平面上にあって互いに垂直なＸ方向、Ｙ方向に沿って移動可能である。カメラ１０が水平姿勢状態の場合、Ｘ方向は水平面に沿った方向、Ｙ方向は鉛直方向に沿った方向になる。ジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂによってピッチング、ヨーイングに対応する角速度が検出されると、手ぶれによる像ブレを相殺（補償）するように移動ステージ２６Ａが移動する。固定ステージ２６Ｂの開口部ＡＰのサイズは、ＣＣＤ４０の移動範囲に従って定められている。
【００２４】
移動ステージ２６ＡのＣＣＤ４０の周りには、Ｘ方向、Ｙ方向に沿ってホール素子などの磁気センサ２７Ａ、２７Ｂが配置されている。一方、固定ステージ２６Ｂには、磁気センサ２７Ａ、２７Ｂに対向するように磁石２４Ａ、２４ＢがＸ方向、Ｙ方向に沿って配置されている。手ぶれが検知されて移動ステージ２６Ａが移動すると、磁気センサ２７Ａ、２７Ｂは、磁石２４Ａ、２４Ｂに対する相対的位置の変化に応じて磁界変化を検知し、それぞれ移動ステージ２６ＡのＸ方向、Ｙ方向の移動量を検出する。
【００２５】
図４は、カメラ１０のブロック図である。
【００２６】
ＣＰＵを含むシステムコントロール回路５０はカメラ１０を制御し、カメラ全体の処理動作を実行するプログラムがＲＯＭ５１に格納されている。レリーズ全押スイッチ１３Ｂ、レリーズ半押しスイッチ１３Ａ、パラメータ調整スイッチ１８Ａ、メインスイッチ１５Ａなどの回路がシステムコントロール回路５０に接続されており、メインボタン（図示せず）に対する操作によって電源がＯＮになると、メインスイッチ１５ＡがＯＮになり、各回路へ電源が供給される。
【００２７】
撮影モードが設定されている場合、動画像を表示するための処理動作が実行される。撮影光学系１５を通った光がシャッタ２８を介してＣＣＤ４０に到達すると、被写体像がＣＣＤ４０に受光面に形成される。ＣＣＤ４０では、光電変換により被写体像に応じたアナログ画像信号が発生し、ＣＣＤ駆動回路５２によってＣＣＤ４０から画像信号が所定時間間隔で順次読み出される。ＣＣＤ４０から読み出されたアナログ画像信号は、アンプ回路４２において増幅され、Ａ／Ｄ変換器４４においてデジタル信号に変換される。
【００２８】
画像処理回路４６では、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理など様々な処理がデジタル画像信号に対して施される。処理された画像信号は一時的にフレームメモリ（図示せず）に格納され、ＬＣＤドライバ４７へ送られる。ＬＣＤドライバ４７は、画像信号に基づいて液晶表示部３０を駆動する。その結果、カメラ背面に設けられた液晶表示部３０に被写体像が動画像として表示される。
【００２９】
レリーズボタン１３が半押しされると、レリーズボタン半押スイッチ１３Ａによって半押しが検出され、被写体の明るさ、被写体との距離が露出検出器６３などにおいて検出されるとともに、焦点調整のため、撮影光学系１５内のフォーカシングレンズ（図示せず）がレンズ駆動回路６４によって駆動される。シャッタ２８の動作および撮影光学系１５におけるレンズ駆動は、露出制御回路５８によって制御されている。
【００３０】
レリーズボタン１３が全押しされると、撮影動作が実行される。すなわち、シャッタ２８が所定の開度で所定期間開き、被写体像がＣＣＤ４０に形成されると、被写体像に応じた１フレーム分の画像信号がＣＣＤ４０から読み出される。読み出された画像信号は、アンプ回路４２、Ａ／Ｄ変換器４４、画像処理回路４６において処理され、一時的にフレームメモリに格納される。フレームメモリから読み出された画像信号は、画像処理回路４６、システムコントロール回路５０を介して記録制御回路６２へ送られる。記録制御回路６２では、画像信号に対して圧縮処理が施され、圧縮画像データがメモリカード６０に記憶される。
【００３１】
手ぶれ補正ボタン１６が押下されると、手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮ状態となり、手ぶれ補正を実行させる操作信号がシステムコントロール回路５０において検出される。システムコントロール回路５０は、手ぶれ補正処理を実行するため、手ぶれ補正機構２６を駆動可能にする。手ぶれ補正ボタン１６が再び押下されて手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＦＦ状態になると、手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮ状態であった時間がメモリ５０Ｒに格納される。手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮ状態であった時間は蓄積され、手ぶれ補正の累積的実行時間がメモリ５０Ｒに格納される。パラメータ調整ボタン１８が押下されると、パラメータ調整スイッチ１８ＡがＯＮ状態となり、後述する制御パラメータの調整処理が実行される。
【００３２】
図５は、制御系のブロック線図である。
【００３３】
制御器Ａ１、制御パラメータ変更部Ａ４は、システムコントロール回路５０によって構成されており、制御対象Ａ２は手ぶれ補正機構２６によって構成され、検出部Ａ３は磁気センサ２７Ａ、２７Ｂによって構成される。手ぶれによってジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂから角速度に応じた信号が出力されると、その検出信号に基づいて目標信号が制御器Ａ１に入力され、制御器Ａ１は操作量として駆動信号を制御対象Ａ２へ出力する。手ぶれ補正機構２６の移動ステージ２６Ａが移動することによって磁気センサ２７Ａ、２７Ｂから移動量に応じた信号が出力されると、その信号が制御量として検出部Ａ３に入力し、観測信号として制御系にフィードバックされる。そして、偏差に基づいて制御器Ａ１は制御対象Ａ２をフィードバック制御する。
【００３４】
制御器Ａ１はＰＩＤ制御器であり、Ｐ（比例）動作、Ｉ（積分）動作、Ｄ（微分）動作を組み合わせて制御を実行する。制御パラメータである比例ゲインＫP、積分時間ＴI、微分時間ＴDは、あらかじめ製造時に限界感度法によって所定値に定められている。すなわち、制御器Ａ１にステップが入力されたものと仮定し、積分時間ＴI、微分時間ＴDを固定しながら（ＴI→∞、ＴD→０）比例動作させ、比例ゲインＫPを増大させていく。そして、持続振動が生じたときの比例ゲインＫPCとその振動周期ＴCを定め、この比例ゲインＫPCと振動周期ＴCから最適な比例ゲインＫP、積分時間ＴI、微分時間ＴDの値を定める。
【００３５】
一方、カメラ１０の使用中にパラメータ調整ボタン１８が押下された場合、手ぶれに応じたステップの信号が入力されたものとみなされ、制御器Ａ１が操作量を出力する。このステップ入力に従って限界感度法による制御パラメータの調整が実行され、制御パラメータ（比例ゲインＫP、積分時間ＴI、微分時間ＴD）の値が定められる。
【００３６】
図６は、制御パラメータの調整処理を示したフローチャートである。この調整処理は、手ぶれ補正ボタン１６による手ぶれ補正モードの状態、あるいはカメラの電源投入状態のいて、定期的に実行される。
【００３７】
ステップＳ１０１では、手ぶれ補正スイッチ１６Ａの累積的なＯＮ時間、すなわちカメラを使用してから今までの手ぶれ補正の実行時間が所定時間Ｔ１を超えているか否かが判断される。ここでの所定時間Ｔ１は、手ぶれ補正機構２６の機械的な経時変化（磨耗など）により制御パラメータの調整が必要となる時間を示す。手ぶれ補正の累積的実行時間が所定時間Ｔ１を超えていないと判断されると、ステップＳ１０１が繰り返し実行される。一方、手ぶれ補正の累積的実行時間が所定時間Ｔ１を超えていると判断されると、ステップＳ１０２へ進む。
【００３８】
ステップＳ１０２では、姿勢センサ１７がＯＮ状態であってジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力が０であるか、すなわち手ぶれが生じておらず、撮影時において撮影者が採ろうとするカメラの撮影姿勢を維持しているか否かが判断される。ここでは、カメラに手ぶれが生じておらず、光軸Ｅが水平方向となるようにカメラ１０が水平姿勢で静止した状態をカメラの撮影姿勢と定める。
【００３９】
ステップＳ１０２において、姿勢センサ１７がＯＦＦ状態、あるいはジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力が０ではないと判断されると、繰り返しステップＳ１０２が実行される。一方、姿勢センサ１７がＯＮ状態であってジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力が０であると判断された場合、ステップＳ１０３へ進み、制御パラメータの調整が必要であることをユーザに伝える文字情報（例えば、「パラメータ調整必要あり」など）が液晶表示部３０に表示される。ステップＳ１０３が実行されると、ステップＳ１０４へ進む。
【００４０】
ステップＳ１０４では、パラメータ調整スイッチ１８ＡがＯＮ状態であるか、すなわちパラメータ調整ボタン１８がユーザによって押下されたか否かが判断される。パラメータ調整スイッチ１８ＡがＯＮ状態ではないと判断された場合、ステップＳ１０４が繰り返し実行される。一方、パラメータ調整スイッチ１８ＡがＯＮ状態であると判断された場合、ステップＳ１０５へ進む。
【００４１】
ステップＳ１０５では、手ぶれ補正機構２６を含む制御系の今現在の応答特性に適した制御パラメータ（比例ゲインＫP、積分時間ＴI、微分時間ＴD）の値を得るため、手ぶれに応じたステップ（入力要素）があったものと仮定して手ブレ補正機構２６を駆動させ、限界感度法による制御パラメータ調整が実行される。そして、ステップＳ１０６では、制御パラメータをユーザに知らせる文字情報が液晶表示部３０に表示される。
【００４２】
ステップＳ１０７では、姿勢センサ１７がＯＦＦ状態あるいはジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力が０でない、すなわち、手ぶれなどによりカメラ１０が撮影姿勢から外れているか否かが判断される。ステップＳ１０７において、姿勢センサ１７がＯＦＦ状態あるいはジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力が０でないと判断された場合、ステップＳ１０８へ進み、限界感度法による制御パラメータの調整が強制的に中止され、強制的中止を伝える文字情報が液晶表示部３０に表示される。ステップＳ１０８が実行されると、ステップＳ１０２へ戻る。一方、姿勢センサ１７がＯＮ状態あるいはジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力が０であると判断された場合、ステップＳ１０９へ進む。
【００４３】
ステップＳ１０９では、制御パラメータの調整が終了したか否か、すなわち手ぶれ補正機構２６Ａが持続振動状態となって最適な制御パラメータが（比例ゲインＫP、積分時間ＴI、微分時間ＴD）が求められたか否かが判断される。制御パラメータの調整が終了していないと判断された場合、ステップＳ１０７へ戻る。一方、制御パラメータの調整が終了したと判断された場合、パラメータの調整処理は終了する。
【００４４】
このように本実施形態によれば、ジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂおよび手ぶれ補正機構２６がカメラ１０内部に設けられるとともに、姿勢センサ１７、パラメータ調整ボタン１８が設けられる。カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が所定時間Ｔ１を超えた場合、パラメータ調整ボタン１８が押下されると、限界感度法によって制御パラメータが調整される。このとき、姿勢センサ１７、ジャイロメータ２０Ａ、２０Ｂからの出力信号に基づいてカメラ１０が撮影姿勢で維持されていることが監視される。
【００４５】
次に、図７を用いて、第２の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。第２の実施形態では、累積的手ぶれ補正実行時間が所定時間を超えると、自動的に制御パラメータが調整される。それ以外の構成については、第１の実施形態と実質的に同じである。
【００４６】
図７は、第２の実施形態における制御パラメータの調整処理を示したフローチャートである。
【００４７】
ステップＳ２０１、Ｓ２０２の実行は、図６のステップＳ１０１、Ｓ１０２の実行と同じである。すなわち、手ぶれ補正の累積的実行時間が所定時間Ｔ１を超えているか否かが判断され、所定時間Ｔ１を超えている場合にはカメラ１０が撮影姿勢で維持されているか否かが判断される。
【００４８】
ステップＳ２０３、Ｓ２０４の実行は、図６のステップＳ１０４、Ｓ１０５の実行と同じである。すなわち、制御パラメータの調整が必要である場合、限界感度法によって現在の手ぶれ補正機構２６の応答特性に適した制御パラメータが自動的に設定される。ステップＳ２０５〜Ｓ２０７の実行は、図６のステップＳ１０７〜Ｓ１０９の実行と同じであり、制御パラメータが定められると制御パラメータの調整は終了する。
【００４９】
手ぶれ補正機構としては、プリズムなどの手ぶれ補正用レンズを設け、手ぶれに合わせてレンズをシフトさせる構成にしてもよい。また、制御動作をＰＩＤ制御以外の制御方法で実現させてもよく、その制御方法に従った制御パラメータを調整すればよい。手ぶれ補正の累積的実行時間によって制御パラメータの調整時期を判断する代わりに、手ぶれ補正の使用回数（手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮされた回数）など他の使用条件に従って判断してもよい。また、カメラの撮影姿勢については撮影者が判断するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施形態であるデジタルカメラの概略的斜視図である。
【図２】姿勢センサを模式的に示した図である。
【図３】手ぶれ補正機構の模式図である。
【図４】カメラのブロック図である。
【図５】制御系のブロック線図である。
【図６】制御パラメータの調整処理を示したフローチャートである。
【図７】第２の実施形態における制御パラメータの調整処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ カメラ
１５ 撮影光学系
１７ 姿勢センサ
１８ パラメータ調整ボタン
２０Ａ ジャイロメータ
２０Ｂ ジャイロメータ
２６ 手ぶれ補正機構
５０ システムコントロール回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系と、
手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出し、手ぶれ検出信号を出力する手ぶれ検出手段と、
手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、前記撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構と、
前記手ぶれ検出信号に基づき、前記手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、
前記制御パラメータを、前記手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを備え、
前記パラメータ調整手段が、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき前記制御パラメータを定めることを特徴とするカメラ。
【請求項２】
カメラが撮影姿勢であるか否かを検出するカメラ姿勢検出手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
前記カメラ姿勢検出手段が、カメラが水平姿勢であるか否かを検知し、水平姿勢検出信号を出力する水平姿勢検知手段を有し、前記手ぶれ検出手段による手ぶれ検出信号と前記水平姿勢検出信号とに基づいてカメラの撮影姿勢を検出することを特徴とする請求項２に記載のカメラ。
【請求項４】
前記水平姿勢検知手段が、ジャイロメータを有することを特徴とする請求項３に記載のカメラ。
【請求項５】
前記制御パラメータの調整中、カメラが撮影姿勢から外れたか否かを検出するカメラ姿勢監視手段と、
カメラが撮影姿勢から外れた場合、強制的に制御パラメータの調整を中止する強制中止手段と
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項６】
前記制御パラメータの調整を開始させるパラメータ調整ボタンをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項７】
カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が、制御パラメータの調整を必要としない許容限度時間を超えているか否かを検出する実行時間監視手段と、
前記カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が前記許容限度時間を過ぎている場合、前記制御パラメータの調整の必要性を報知する報知手段と
をさらに有することを請求項６に記載のカメラ。
【請求項８】
カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が、制御パラメータの調整を必要としない許容限度時間を超えているか否かを検出する実行時間監視手段をさらに有し、
前記パラメータ調整手段が、カメラの使用時間が許容時間を過ぎている場合、制御パラメータを定めることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項９】
前記制御手段がＰＩＤ制御を実行し、
前記パラメータ調整手段が、限界感度法によって前記制御パラメータを定めることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項１０】
手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、
前記制御パラメータを、前記手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを備え、
前記パラメータ調整手段が、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき前記制御パラメータを定めることを特徴とするカメラの手ぶれ補正制御装置。
【請求項１１】
手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御し、
前記制御パラメータを、前記手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整する方法であって、
カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき前記制御パラメータを定めることを特徴とするカメラの手ぶれ補正制御方法。
【請求項１２】
手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、
前記制御パラメータを、前記手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを機能させ、
カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき前記制御パラメータを定めるように、前記パラメータ調整手段を機能させることを特徴とするカメラの手ぶれ補正制御プログラム。
【請求項１】
撮影光学系と、
手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出し、手ぶれ検出信号を出力する手ぶれ検出手段と、
手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、前記撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構と、
前記手ぶれ検出信号に基づき、前記手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、
前記制御パラメータを、前記手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを備え、
前記パラメータ調整手段が、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき前記制御パラメータを定めることを特徴とするカメラ。
【請求項２】
カメラが撮影姿勢であるか否かを検出するカメラ姿勢検出手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
前記カメラ姿勢検出手段が、カメラが水平姿勢であるか否かを検知し、水平姿勢検出信号を出力する水平姿勢検知手段を有し、前記手ぶれ検出手段による手ぶれ検出信号と前記水平姿勢検出信号とに基づいてカメラの撮影姿勢を検出することを特徴とする請求項２に記載のカメラ。
【請求項４】
前記水平姿勢検知手段が、ジャイロメータを有することを特徴とする請求項３に記載のカメラ。
【請求項５】
前記制御パラメータの調整中、カメラが撮影姿勢から外れたか否かを検出するカメラ姿勢監視手段と、
カメラが撮影姿勢から外れた場合、強制的に制御パラメータの調整を中止する強制中止手段と
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項６】
前記制御パラメータの調整を開始させるパラメータ調整ボタンをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項７】
カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が、制御パラメータの調整を必要としない許容限度時間を超えているか否かを検出する実行時間監視手段と、
前記カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が前記許容限度時間を過ぎている場合、前記制御パラメータの調整の必要性を報知する報知手段と
をさらに有することを請求項６に記載のカメラ。
【請求項８】
カメラの累積的手ぶれ補正実行時間が、制御パラメータの調整を必要としない許容限度時間を超えているか否かを検出する実行時間監視手段をさらに有し、
前記パラメータ調整手段が、カメラの使用時間が許容時間を過ぎている場合、制御パラメータを定めることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項９】
前記制御手段がＰＩＤ制御を実行し、
前記パラメータ調整手段が、限界感度法によって前記制御パラメータを定めることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項１０】
手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、
前記制御パラメータを、前記手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを備え、
前記パラメータ調整手段が、カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき前記制御パラメータを定めることを特徴とするカメラの手ぶれ補正制御装置。
【請求項１１】
手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御し、
前記制御パラメータを、前記手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整する方法であって、
カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき前記制御パラメータを定めることを特徴とするカメラの手ぶれ補正制御方法。
【請求項１２】
手ぶれによるカメラの姿勢変化を検出する手ぶれ検出手段により得られる手ぶれ検出信号に基づき、手ぶれによって生じる像ブレを防止するように、撮影光学系により得られる被写体像の結像エリアを調整する手ぶれ補正機構を制御パラメータに従ってフィードバック制御する制御手段と、
前記制御パラメータを、前記手ぶれ補正機構を含む制御系の特性に合わせて定めるパラメータ調整手段とを機能させ、
カメラの撮影姿勢が維持された状態において、手ぶれ検出信号に相当する仮定入力要素に基づき前記制御パラメータを定めるように、前記パラメータ調整手段を機能させることを特徴とするカメラの手ぶれ補正制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２９３１３１（Ｐ２００６−２９３１３１Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１５４５５（Ｐ２００５−１１５４５５）
【出願日】平成１７年４月１３日（２００５．４．１３）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１３日（２００５．４．１３）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
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