防振制御装置、光学機器、撮像装置、及び防振制御方法
【課題】オートフォーカス動作中に生じる像倍率の急激な変化に伴う防振制御性能の低下を軽減しつつ、平行振れに対して高精度な像ブレ補正を行うこと。
【解決手段】撮像装置は角速度計１０８ｐと加速度計１０９ｐにより、装置に生じる角度振れと平行振れを検出する。角度振れ補正係数算出部３１３は角度振れに対する補正係数を算出し、平行振れ補正係数算出部３１４は平行振れに対する補正係数を算出する。カメラＣＰＵ１０６は、各補正係数を用いて角度振れ及び平行振れに対する補正量を演算する際、撮像光学系の合焦度を示す情報を取得し、合焦度が高い場合の補正係数に比べて、合焦度が低い場合の補正係数を小さくすることで補正量の変化を抑制する。角度振れ及び平行振れに対する補正量に従って駆動部１１２は振れ補正部１１０を駆動し、撮像光学系の像面に生じる像ブレを補正する。
【解決手段】撮像装置は角速度計１０８ｐと加速度計１０９ｐにより、装置に生じる角度振れと平行振れを検出する。角度振れ補正係数算出部３１３は角度振れに対する補正係数を算出し、平行振れ補正係数算出部３１４は平行振れに対する補正係数を算出する。カメラＣＰＵ１０６は、各補正係数を用いて角度振れ及び平行振れに対する補正量を演算する際、撮像光学系の合焦度を示す情報を取得し、合焦度が高い場合の補正係数に比べて、合焦度が低い場合の補正係数を小さくすることで補正量の変化を抑制する。角度振れ及び平行振れに対する補正量に従って駆動部１１２は振れ補正部１１０を駆動し、撮像光学系の像面に生じる像ブレを補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手振れ等の振動による像ブレを補正して画像劣化を防止する防振制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在のカメラは露出決定やピント合わせといった、撮影上の重要な作業が全自動化され、また手振れ等による像ブレを防ぐ防振制御装置を搭載したカメラでは、撮影者の撮影ミスを誘発する要因は殆どなくなっている。
ここで、防振制御装置について簡単に説明する。カメラの手振れは通常、周波数１から１０Ｈｚ程度の振動である。シャッタのレリーズ時点で手振れが起きても像ブレの無い撮影を可能にするには、手振れによるカメラの振れ（角度振れ）を検出し、検出値に応じて像ブレ補正用レンズ（以下、補正レンズという）を動かす必要がある。その際、カメラ振動を正確に検出して振れによる光軸変化を補正することが要件となる。原理的には振れの角速度等の検出結果を得る振動検出部と、その演算処理結果に基づいて補正レンズを変位させる駆動制御部が搭載されることで、画像ブレが抑制される。
【０００３】
角速度計で角度振れを検出し、撮影レンズの一部や撮像素子を動かして像ブレを低減させる防振制御装置が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振動、つまりカメラの光軸に対して直交する面内での水平方向または垂直方向に加わる、いわゆる平行振れによる画像劣化も無視できない。例えば、被写体に２０ｃｍ程度まで接近したマクロ撮影の場合、平行振れを積極的に検出して補正を行う必要がある。また、被写体がカメラから１ｍ程度の距離に位置していても、撮像光学系の焦点距離が非常に大きい（例えば４００ｍｍ）条件下での撮影において、平行振れを検出して補正を行う必要がある。
特許文献１には、加速度計で検出した加速度の２階積分により平行振れを求め、別に設けた角速度計の出力と共に用いて振れ補正部を駆動する技術が開示されている。
【０００４】
ところで、平行振れの検出に用いる加速度計の出力は外乱ノイズや温度変化などの環境変化の影響を受け易い。検出した加速度の２階積分によってそれらの不安定要因はさらに拡大されるため、平行振れの高精度な補正が難しくなる。特許文献２には平行振れを、カメラから離れた場所に回転中心がある時の角度振れとみなして求めることが開示されている。この方法では角速度計と加速度計を設け、それらの出力から角度振れの回転半径を用いた補正値と角度を求めて振れ補正を行う。外乱の影響を受け難い周波数帯域に限定して回転中心を求めることで上記した加速度計の不安定要因を軽減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２２５４０５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、防振制御における平行振れの補正では、被写体が至近距離での撮影であるか遠距離での撮影であるかの違い（即ち撮影倍率の違い）により、撮像面上の補正すべきブレ量が大きく異なるため、以下の問題がある。
撮像装置に付設の表示装置を電子ビューファインダ（ＥＶＦ）として機能させるために連続的に撮像されるＥＶＦ画像において、画像処理技術によりオートフォーカス（ＡＦ）処理で連続的なピント合わせを行う機能がある。これは、いわゆるコンティニュアス（Continuous）ＡＦ機能として知られている。この場合、撮影レンズの撮影倍率から像ブレを補正するための平行振れ補正量が算出される。カメラの平行振れ量が同じ場合でも、ＡＦ動作中は撮影倍率が時々刻々と変化するため、撮像面上にて補正すべき平行振れの補正量も撮影倍率に応じて変化することになる。ズームやフォーカスの状態から得られる撮影倍率の情報に従ってそのままに防振制御を行ったのでは、平行振れの補正量が過大となった場合、振れ補正の防振効果に影響を及ぼす虞がある。また、過剰な制御が原因で補正レンズが直ぐに制御端（可動範囲の端位置）に到達した場合、防振制御性能を低下させる虞がある。
本発明の目的は、ＡＦ動作中に生じる像倍率の急激な変化に伴う防振制御性能の低下を軽減しつつ、平行振れに対して高精度な像ブレ補正を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る装置は、振れ補正手段と、撮像光学系の光軸に対して直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる平行振れを含む装置の振れ量を検出する検出手段と、前記検出手段による検出信号、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報、並びに前記撮像光学系の合焦度を示す情報を取得して補正係数を算出し、前記振れ補正手段の補正量を算出する補正量算出手段と、前記補正量に従って前記振れ補正手段を駆動する駆動手段を備える。前記補正量算出手段は、前記合焦度が高い場合の前記補正係数に比べて、前記合焦度が低い場合の前記補正係数を小さくする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＡＦ動作中に生じる像倍率の急激な変化に伴う防振制御性能の低下を軽減しつつ、平行振れに対して高精度な像ブレ補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図２から９と併せて本発明の第１実施形態を説明するために、防振システムを搭載したカメラを上面から見た模式図である。
【図２】図１のカメラを側面から見た模式図である。
【図３】防振制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】角度振れの回転中心と回転半径の説明図である。
【図５】図３の比較部３０８の構成例を示すブロック図である。
【図６】図７とともに振れ補正制御を説明するフローチャートであり、処理の前半部を示す。
【図７】図６に続く処理の後半部を示すフローチャートである。
【図８】防振制御用撮影倍率の算出処理を説明するブロック図（Ａ）、及び、ＡＦ評価値とゲインの関係を例示する図（Ｂ）である。
【図９】ＡＦ評価値、レンズ位置、撮影倍率の時間的変化を例示する図である。
【図１０】図１１とともに本発明の第２実施形態を説明するために、防振制御用撮影倍率の算出処理を説明するブロック図（Ａ）、及び、ＡＦ評価値とゲインの関係を例示する図（Ｂ）である。
【図１１】ズームポジションが固定されている場合の、カメラから被写体までの被写体距離と撮影倍率の関係を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態を説明するために、防振制御用撮影倍率の算出処理を説明するブロック図である。
【図１３】本発明の第３実施形態を説明するために、角速度、角速度絶対値、揺れ状態量、ＡＦ信頼性情報の時間的変化を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の各実施形態を添付図面に従って説明する。本発明に係る防振制御装置は、デジタル一眼レフカメラやデジタルコンパクトカメラに限らず、デジタルビデオカメラや、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、携帯電話などの各種の撮像装置や光学機器に搭載できる。
【００１１】
［第１実施形態］
図１及び図２は第１実施形態に係る防振制御装置を具備した光学装置としてカメラの構成例を示す。図１はカメラを平面からみた模式図、図２はカメラを側面からみた模式図である。図中に１点鎖線で示す軸は、カメラ１０１の撮像光学系の光軸１０２を表している。このカメラに搭載される防振システムでは、光軸１０２に対して矢印１０３ｐ、１０３ｙで示す振れ（以下、角度振れという）、及び矢印１０４ｐ、１０４ｙで示す振れ（以下、平行振れという）に対して像ブレ補正が行われる。つまり、角度振れは撮像光学系の光軸に対して直交する軸を中心とする装置の回転に伴って生じる振れであり、また平行振れは撮像光学系の光軸に対して直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる振れである。なお、符番の添え字ｐはピッチ方向を示し、ｙはヨー方向を示す。ピッチ方向とヨー方向は互いに直交し、また両方向とも光軸１０２の方向に対して直交しているものとする。
カメラ１０１の本体にはレリーズボタン１０５が設けられ、該ボタンの操作によるスイッチの開閉信号がカメラＣＰＵ（中央演算処理装置）１０６に送られる。本例ではレリーズボタン１０５の半押し状態でオン状態となる第１スイッチ（以下、ＳＷ１と記す）と、レリーズボタン１０５の全押し状態でオン状態となる第２スイッチ（以下、ＳＷ２と記す）をもつ２段式スイッチが設けられている。カメラＣＰＵ１０６はカメラ動作を制御し、像ブレ補正の制御を担当する。撮像素子１０７は、撮像光学系のレンズを通して得た被写体の光像を電気信号に変換して不図示の信号処理部に出力する。
【００１２】
カメラ振動を検出する振れ検出手段は、角速度検出手段と加速度検出手段で構成される。
角速度計１０８ｐ、１０８ｙは、矢印１０８ｐａ、１０８ｙａで示す角度振れを各々検出する角速度検出手段である。また加速度計１０９ｐ、１０９ｙは、矢印１０９ｐａ、１０９ｙａで示す平行振れを各々検出する加速度検出手段である。角速度計１０８ｐ、１０８ｙ、及び加速度計１０９ｐ、１０９ｙの各検出信号は、カメラＣＰＵ１０６に入力される。
振れ補正部１１０は、補正レンズ１１１を光軸１０２と直交する方向、具体的には図１の矢印１１０ｙに示す方向及び図２の矢印１１０ｐの方向に駆動し、角度振れと平行振れの両方を加味した振れ補正を行う。駆動部１１２は、カメラＣＰＵ１０６からの制御指令に従って振れ補正部１１０を制御し、これにより振れ補正動作が行われる。なお本実施形態では、カメラＣＰＵ１０６が算出した補正量に基づいて補正レンズ１１１を光軸に垂直な面内で移動させる、いわゆる光学防振の構成を採用している。補正量に基づく補正方法については光学防振に限らず、他の形態でも構わない。例えば、撮像素子１０７を光軸に垂直な面内で移動させることで防振を行う方法や、撮像素子１０７が出力する各撮影フレームの画像の切り出し位置を変更することで振れの影響を軽減させる電子防振を用いる方法がある。また、それらを適宜に組み合わせた補正方法を用いてもよい。
【００１３】
図３は、本実施形態に係る防振制御装置の構成例を示すブロック図である。図３では、カメラの鉛直方向に生じる振れ（ピッチ方向：図２の矢印１０３ｐ、１０４ｐの方向）についての構成のみを示している。しかし、同様の構成はカメラの水平方向に生じる振れ（ヨー方向：図１の矢印１０３ｙ、１０４ｙの方向）に対しても設けられている。これらは基本的には同じ構成であるので、以下ではピッチ方向についての構成のみを図示して説明する。なお、図３にはカメラＣＰＵ１０６が行う処理を機能ブロックとして示すが、不図示のメモリに記憶したプログラムをカメラＣＰＵ１０６が解釈して実行することで各処理が行われる。
図３を用いて角度振れの補正について説明する。角度振れは第１の検出手段によって検出されてカメラＣＰＵ１０６の制御下で振れ補正が行われる。
角速度計１０８ｐによる角速度信号は、カメラＣＰＵ１０６のＨＰＦ積分フィルタ３０１に入力される。ＨＰＦ積分フィルタ３０１にて、ＨＰＦ（高域通過フィルタ）でＤＣ（直流）成分をカットされた信号は積分されて、角度信号に変換される。手振れの周波数帯域はほぼ１から１０Ｈｚであり、ＨＰＦ積分フィルタ３０１のＨＰＦは手振れの周波数帯域から十分離れた周波数成分（例えば０．１Ｈｚ以下）を遮断する１次ＨＰＦ特性を有する。
ＨＰＦ積分フィルタ３０１の出力は敏感度調整部３０３に入力される。その際、敏感度調整部３０３には、角度振れ補正係数算出部（第１の補正係数算出部）３１３からの情報も入力される。角度振れ補正係数算出部３１３は、ズーム及びフォーカス情報３０２を取得する。該情報は撮像光学系の駆動部に設けた検出手段により得られるレンズ位置情報であり、該情報により求まる焦点距離や撮影倍率に基づいて第１の補正係数（以下、角度振れ補正係数という）が算出されて敏感度調整部３０３に出力される。なお、角度振れ補正係数の算出方法については後で詳述する。角度振れ補正係数算出部３１３の出力が敏感度調整部３０３に入力されると、該調整部はＨＰＦ積分フィルタ３０１の出力を増幅して角度振れ補正の目標値とする。これによりレンズのフォーカスやズームなどの光学情報の変化による振れ補正部１１０の振れ補正ストロークに対し、カメラ像面での振れ補正敏感度の変化が補正される。敏感度調整部３０３で求めた角度振れの補正目標値は、加算器３１２に送られる。加算器３１２の出力は像ブレ補正量として駆動部１１２に送られ、振れ補正部１１０が駆動される。これにより画像ブレ補正が行われる。
【００１４】
次に、平行振れ補正について説明する。撮像光学系の光軸と直交する平面内にて水平方向又は垂直方向に装置に生じる平行振れは第２の検出手段によって検出されてカメラＣＰＵ１０６の制御下で振れ補正が行われる。
角速度計１０８ｐの出力はＨＰＦ積分フィルタ３０９に入力され、ＨＰＦ積分フィルタ３０９にて、ＨＰＦでＤＣ成分がカットされた後、積分されて角度信号に変換される。ＨＰＦ積分フィルタ３０９の出力は利得調整部３１０に入力される。この利得調整部３１０とＨＰＦ積分フィルタ３０９により、平行振れ補正を行うべき周波数帯域におけるゲイン及び位相特性を調整している。利得調整部３１０の出力は後述する出力補正部３１１により補正されて平行振れの補正目標値となり、加算器３１２に送られて前述した角度振れの補正目標値に加算される。平行振れの補正量と角度振れの補正量の加算結果が像ブレ補正量となる。
また、上記処理と並行して、角速度計１０８ｐの出力はＨＰＦ位相調整部３０４に入力され、ＨＰＦ位相調整部３０４にて角速度計１０８ｐの出力に重畳するＤＣ成分がカットされると共にその信号の位相調整が行われる。ここでのカットオフ周波数は、後述するＨＰＦ積分フィルタ３０５のＨＰＦのカットオフ周波数と合わせており、周波数特性が一致するように調整してある。ＨＰＦ位相調整部３０４の出力は、角速度計ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）部３０６に送られて、所定帯域の周波数成分が抽出される。
【００１５】
加速度計１０９ｐの出力はＨＰＦ積分フィルタ３０５に入力され、ＨＰＦ積分フィルタ３０５にてＨＰＦでＤＣ成分がカットされた後、積分されて速度信号に変換される。この時のＨＰＦのカットオフ周波数は上述したように、ＨＰＦ位相調整部３０４のＨＰＦの周波数特性と合わせて設定してある。ＨＰＦ積分フィルタ３０５の出力は加速度計ＢＰＦ部３０７に送られて、所定帯域の周波数成分が抽出される。
角速度計ＢＰＦ部３０６及び加速度計ＢＰＦ部３０７の各出力は、比較部３０８に入力される。比較部３０８は、利得調整部３１０の出力を補正する補正量（補正係数）を算出して、出力補正部３１１に出力する。なお、比較部３０８における補正量の算出方法については後述する。
出力補正部３１１には平行振れ補正係数算出部（第２の補正係数算出部）３１４の出力も入力される。ズーム及びフォーカス情報３０２とＡＦ評価値３１５の情報は平行振れ補正係数算出部３１４に入力される。ＡＦ評価値３１５は被写体に対する撮像光学系の合焦度を示す情報である。本例では、撮像素子による撮像信号から高周波数成分を抽出することで得られるコントラストの度合いを示す情報が使用され、不図示のＡＦ信号処理部から角度振れ補正係数算出部３１３及び平行振れ補正係数算出部３１４に出力される。平行振れ補正係数算出部３１４は、これらの情報により求まる撮影倍率に基づいて平行振れ補正係数を算出して出力する。平行振れ補正係数算出部３１４の出力は出力補正部３１１に入力され、求められた平行振れ補正係数に基づいて利得調整部３１０の出力が補正されて、平行振れ補正目標値が得られる。加算器３１２は平行振れ補正目標値を前述した角度振れ補正目標値に加算して駆動部１１２に出力する。駆動部１１２は振れ補正部１１０を駆動し、角度振れと平行振れによる画像ブレを補正する。
【００１６】
次に、比較部３０８から出力される補正量、角度振れ補正係数算出部３１３、平行振れ補正係数算出部３１４から出力される補正係数に基づく像ブレ補正量の算出方法について説明する。
図４はカメラ１０１の角度振れ１０３ｐと平行振れ１０４ｐを示した図である。撮影レンズ内、つまり撮像光学系の主点位置における平行振れ１０４ｐの大きさをＹと記し、角度振れ１０３ｐの大きさ、つまり角変位をθと記す。そして、角度振れの回転中心４０１ｐを定めた場合の回転半径４０２ｐの長さをＬと記すと、これは回転中心４０１ｐから加速度計１０９ｐまでの距離に相当する。また、角速度をω、速度をＶ、加速度をＡ、角加速度をωａと記す。このとき、以下の関係式が成り立つ。
【数１】
ここで、（１）式中のＹは、加速度計１０９ｐの出力を２階積分した変位で求まり、θは角速度計１０８ｐの出力を１階積分した角度で求まるので、Ｙをθで割れば回転半径の長さＬが求まる。また（２）式中のＶは、加速度計１０９ｐの出力を１階積分した速度で求まり、ωは角速度計１０８ｐの出力から求まるので、Ｖをωで割れば回転半径の長さＬが求まる。（３）式中のＡは加速度計１０９ｐの出力から求まり、ωａは角速度計１０８ｐの出力を１階微分することで求まるので、Ａをωａで割れば回転半径の長さＬが求まる。いずれの方法でもＬ値を求めることができる。
【００１７】
撮像光学系の主点位置における平行振れＹと、撮像光学系の振れ角度θ及び焦点距離ｆ、撮影倍率βより撮像面に生ずるブレ量δは、下式（４）で求められる。
【数２】
上式（４）の右辺第１項のｆ及びβの値は、撮像光学系のズームレンズ及びフォーカスレンズの位置情報とそれらにより得られる撮影倍率や焦点距離より求まり、振れ角度θは角速度計１０８ｐの出力の１階積分より求まる。よって、これらの情報に応じて、図３を用いて説明したように角度振れ補正を行うことができる。
また、上式（４）の右辺第２項に関しては、ズームレンズ及びフォーカスレンズの位置情報とそれらにより得られる撮影倍率によりβ値が求まり、加速度計１０９ｐの出力の２階積分によってＹ値が求まる。これらの情報に応じて、図３を用いて説明したように平行振れ補正を行うことができる。
【００１８】
しかし、本実施形態では式（４）を、下式（５）の様に書き直したブレ量δに対して像ブレ補正を行う。
【数３】
即ち、平行振れＹに関しては、加速度計１０９ｐの出力から積分して求まる平行振れの変位を用いてはいない。式（１）又は式（２）又は式（３）から回転半径の長さＬを求め、このＬ値と角速度計１０８ｐの出力の積分結果（θ）と、撮影倍率βからブレ量δを算出している。角度振れ補正係数算出部３１３は、式（５）の右辺第１項の補正係数「（１＋β）×ｆ」を算出し、平行振れ補正係数算出部３１４は、式（５）の右辺第２項の補正係数「β」を算出する。
【００１９】
図５は、図３の比較部３０８における補正量算出処理について内部構成例を示したブロック図である。
角速度計ＢＰＦ部３０６及び加速度計ＢＰＦ部３０７の各出力は回転半径算出部５０１に送られ、下式（６）を用いて回転半径算出部５０１は回転半径の長さＬを算出する。
【数４】
本例では、式（２）を用いてＬ値が算出される。
回転半径Ｌについては、（例えば、角速度計ＢＰＦ部３０６及び加速度計ＢＰＦ部３０７のカットオフ周波数が５Ｈｚの場合、２００ｍｓ程度に設定された）所定時間内の速度Ｖと角速度ωそれぞれの最大振幅のピーク値の比より算出してもよい。更に回転半径Ｌの更新は速度Ｖと角速度ωがそれぞれ算出された瞬間毎に行ってもよい。このとき、速度Ｖと角速度ωをそれぞれ時系列的に平均化したり、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）で高周波成分をカットすることで、回転半径を算出する際の高周波ノイズ成分を除去した回転半径が算出できる。
回転半径算出部５０１は、算出したＬ値を、静止画リミット処理部５０２と動画リミット処理部５０４に送る。静止画リミット処理部５０２は、静止画撮影用に設定されている上限値を用いて演算処理を行う。回転半径算出部５０１の出力するＬ値が静止画撮影用の上限値以上であれば、Ｌ値が当該上限値に固定され、また回転半径算出部５０１の出力するＬ値が静止画撮影用の上限値未満であれば、回転半径算出部５０１の出力するＬ値がそのまま出力される。
【００２０】
動画リミット処理部５０４は、動画撮影用に設定されている上限値を用いて演算処理を行う。回転半径算出部５０１の出力するＬ値が動画撮影用の上限値以上であれば、Ｌ値が当該上限値に固定され、回転半径算出部５０１の出力するＬ値が動画撮影用の上限値未満であれば、回転半径算出部５０１の出力するＬ値がそのまま出力される。静止画リミット処理部５０２や動画リミット処理部５０４の出力値は補正信号整流部５０３、補正信号整流部５０５にそれぞれ送られる。補正信号整流部５０３、補正信号整流部５０５は、静止画リミット処理部５０２、動画リミット処理部５０４の出力値に対してそれぞれ整流処理を施し、補正信号にステップ的な変化が起こらないように処理する。ここでは、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）により高周波成分をカットすることで信号の整流が行われる。ＬＰＦのカットオフ周波数は、例えば０．５Ｈｚ以下の周波数に設定される。この他、所定期間に亘る移動平均演算によって信号整流を行う手段等を講じてもよい。
補正信号整流部５０３、補正信号整流部５０５の各出力は補正信号選択部５０７に送られる。補正信号選択部５０７には撮影モード５０６の情報が入力され、後述する図６及び７のフローチャートに従った補正信号の選択が行われて出力補正部３１１へ出力される。撮影モード５０６の情報とは、静止画撮影モードであるか、または動画撮影モードであるかを示す情報である。
【００２１】
次に、図６及び７のフローチャートを参照して、本実施形態における防振制御の全体的な動作について説明する。本処理は装置の主電源投入により開始し、所定のサンプリング周期（インターバル）で実行される。
まず、図６のＳ６０１でカメラＣＰＵ１０６は防振スイッチ（防振ＳＷと記す）の状態を検出する。防振ＳＷは不図示の操作部に設けられ、振れ補正を行う（防振ＳＷがオン状態）か行わない（防振ＳＷがオフ状態）かを、撮影者がカメラに指示する際に用いる操作指示手段である。防振ＳＷがオン状態であればＳ６０２へ進み、オフ状態であれば図７のＳ６２１へ処理を進める。
Ｓ６０２では加速度計１０９ｐの出力及び角速度計１０８ｐの出力の取り込みが行われる。次のＳ６０３でカメラＣＰＵ１０６は、振れ補正が可能な状態であるか否かを判定する。例えば、電源投入時点から加速度計１０９ｐや角速度計１０８ｐの各出力が安定するまでの状態は、振れ補正が可能な状態でないと判定される。また、加速度計１０９ｐや角速度計１０８ｐの各出力が安定した後では、振れ補正が可能な状態と判定される。電源供給直後の検出値が不安定な状態では、防振性能が充分でなく、この状態で振れ補正が行われないようにするために、Ｓ６０３の判定処理が設けられている。なお、加速度検出信号や角速度検出信号が安定した否かについては、電源投入時点からの経過時間及び検出信号の変動量等から判断できる。判定の結果、振れ補正が可能であれば、Ｓ６０４に処理を進め、振れ補正が可能な状態でない場合には図７のＳ６２１へ処理を進める。
【００２２】
Ｓ６０４でカメラＣＰＵ１０６は、図３を用いて説明した方法で角度振れ量を算出し、次のＳ６０５で平行振れ量を算出する。Ｓ６０６でズーム及びフォーカス情報３０２が取得された後、Ｓ６０７では、振れ補正係数算出のためのＡＦ評価値３１５が取得される。そしてＳ６０８に進む。
Ｓ６０８は動画撮影状態であるか否かの判定処理であり、動画撮影状態であれば図７のＳ６０９へ進み、そうでない場合、Ｓ６１０に進む。Ｓ６０９では動画撮影用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数がそれぞれ演算されて、Ｓ６１７に進む。各補正係数は、ＡＦ評価値３１５とズーム及びフォーカス情報３０２より演算されるが、その詳細は後述する。図６のＳ６１０ではＳＷ２がオン状態であるか否か、即ち静止画露光を開始させる操作が行われたか否かについて判定される。ＳＷ２がオン状態であれば、図７のＳ６１１に処理を進め、ＳＷ２がオフ状態の場合、図７のＳ６１２に処理を進める。Ｓ６１１では、静止画撮影用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数がそれぞれ演算され、Ｓ６１７に進む。各補正係数は、ＳＷ２がオン状態となった後でＡＦ動作が完了した後のズーム及びフォーカス情報３０２より演算される。
【００２３】
Ｓ６１２はＳＷ１がオン状態であるか否かの判定処理であり、ＳＷ１がオン状態であると判定されると、Ｓ６１３に進み、ＳＷ１がオフ状態の場合にはＳ６１６に処理を進める。Ｓ６１３では、現在のＡＦモードがコンティニュアスＡＦモードであるか否かについて判定され、当該モードであれば、Ｓ６１４に進む。それ以外のモード、例えば、手動でピント調整を行うマニュアルフォーカスモードなどの場合、Ｓ６１５に進む。Ｓ６１４では動画撮影用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数がそれぞれ演算される。各補正係数の演算は、ＡＦ評価値３１５とズーム及びフォーカス情報３０２より演算されるが、演算方法はＳ６０９の場合と同様であり、その詳細は後述する。また、Ｓ６１５では、ズーム及びフォーカス情報３０２に基づいて静止画撮影用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数がそれぞれ演算される。なお、ＡＦモードがコンティニュアスＡＦモードでない場合には、ＳＷ１がオン状態になった後でＡＦ動作が完了した後のズーム及びフォーカス情報３０２を用いて、角度振れ補正係数と平行振れ補正係数の演算が行われる。Ｓ６１６では、ズーム及びフォーカス情報３０２より角度振れ補正係数が演算され、平行振れ補正係数はゼロに設定される。
【００２４】
Ｓ６０９、Ｓ６１１、Ｓ６１４、Ｓ６１５、Ｓ６１６の各ステップの処理後、Ｓ６１７に進み、これまでに求めた角度振れ補正係数から、カメラＣＰＵ１０６は式（５）の右辺第１項の計算式により角度振れ補正量を演算する。撮影倍率βが動画撮影用の撮影倍率βｃ１に設定された場合の角度振れ補正量を「角度振れ補正量１」とし、撮影倍率βが静止画撮影用の撮影倍率β２に設定された場合の角度振れ補正量を「角度振れ補正量２」とする。この場合、各補正量は下式から算出される。
【数５】
なお、防振制御に用いる撮影倍率βｃ１の算出方法については後述する。
次のＳ６１８では、これまでに求めた平行振れ補正係数から式（５）の右辺第２項の計算式により平行振れ補正量が演算される。撮影倍率βが動画撮影用の撮影倍率βｃ１に設定された場合の平行振れ補正量を「平行振れ補正量１」とし、撮影倍率βが静止画撮影用の撮影倍率β２に設定された場合の平行振れ補正量を「平行振れ補正量２」とする。この場合、各補正量は下式から算出される。
【数６】
なお、Ｌ１、Ｌ２は各撮影条件での回転半径をそれぞれ示す。
Ｓ６１９で振れ補正量の合成が行われ、角度振れ補正量と平行振れ補正量が加算される。Ｓ６２０では振れ補正量に基づいて振れ補正部１１０が駆動される。一方、図６のＳ６０１やＳ６０３から図７のＳ６２１に進んだ場合、振れ補正部１１０の駆動を停止させる制御が行われる。Ｓ６２０、Ｓ６２１の処理が終わると、振れ補正のサブルーチンが終了し、次回のサンプリング時点まで待機した後、再び処理が開始する。
【００２５】
次に角度振れ補正係数と平行振れ補正係数の演算方法について説明する。
角度振れ補正係数算出部３１３は式（５）の右辺第１項のとおり、焦点距離ｆと撮影倍率βより、角度振れの補正係数「（１＋β）×ｆ」を算出する。また、平行振れ補正係数算出部３１４は式（５）の右辺第２項のとおり、撮影倍率βと回転半径Ｌより、補正係数「β×Ｌ」を算出する。これらの補正係数と角度振れ量から角度振れ補正量と平行振れ補正量が算出される。図６のＳ６１１及び６１５にて、静止画撮影用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数は、ＳＷ２がオン状態となった後でＡＦ動作が完了後のズーム及びフォーカス情報３０２を用いてそれぞれ演算される。また、Ｓ６１６にて角度振れ補正係数はズーム及びフォーカス情報３０２を用いて演算され、平行振れ補正係数は０に設定される。これに対して、Ｓ６０９やＳ６１４では、動画撮影用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数が、以下のように演算される。
平行振れ補正係数算出部３１４は防振制御用撮影倍率βｃを出力する。また角度振れ補正係数算出部３１３は、防振制御用撮影倍率βｃに１を加算した後に、ズーム及びフォーカス情報３０２より求められる焦点距離ｆを乗算した値（（１＋βｃ）×ｆ）を出力する。ズーム及びフォーカス情報３０２から求まる撮影倍率βをもとに防振制御用撮影倍率βｃを算出する理由は以下の通りである。
【００２６】
動画撮影では、撮影者が所望の被写体を追ってフレーミングしながら撮影することや、被写体が動くことで被写体の距離が変化してしまうことがあり、また、撮影中に被写体を変更しながら撮影することもある。このため、撮影倍率は刻々と変化し続けることになる。このときコントラストＡＦ動作でカメラがＡＦ評価値のピーク値を探している段階で、ズームやフォーカスの状態から得られる撮影倍率の情報に従ってそのままに防振制御を行った場合には問題が生じ得る。特に、ローコントラストの被写体の撮影や暗い場所での撮影では、ＡＦ動作が遅くなる虞があり、またＡＦ精度の信頼性が低くなる虞がある。このとき、撮影倍率が大きくなる方向にフォーカスレンズを駆動させている場合（至近側への移動）に平行振れ補正量が過大になると、振れ補正の防振効果に影響を及ぼす虞がある。また、過剰な制御が原因で補正レンズが直ぐに制御端に到達し、防振制御性能を低下させてしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、撮影倍率βに以下の処理を施して防振制御用撮影倍率βｃを算出する。
【００２７】
図８（Ａ）は防振制御用撮影倍率βｃを算出する演算部の構成例を示すブロック図である。
ズーム及びフォーカス情報３０２はズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置の情報を含み、撮影倍率算出部７０１に入力される。撮影倍率算出部７０１は撮影倍率βを算出し、制御用撮影倍率演算部７０２に送り、該演算部は防振制御に使用する撮影倍率βｃを算出する。
撮影倍率算出部７０１の出力値は可変ゲイン部７１０に出力され、可変ゲイン（以下、ゲイン係数をＫ１と記す）が乗算される。可変ゲイン部７１０にて使用するゲインテーブルをグラフ化した図が図８（Ｂ）である。
図８（Ｂ）は横軸にＡＦ評価値をとり、縦軸にゲイン係数Ｋ１をとって両者の関係を例示したグラフである。ＡＦ評価値が小さく、ＡＦの信頼性が低い点ＰではＫ１値が１未満であり、ＡＦ評価値が大きく、ＡＦの信頼性が高い点ＱではＫ１値が１である。線分ＰＱは正勾配で右上がりとされる。つまり、ＡＦ評価値３１５に応じてＫ１値が設定され、ＡＦ評価値が小さく、ＡＦの信頼性が低くなるにつれてＫ１値が小さくなる。Ｋ１値は点Ｐで最小値を示し、ＡＦ評価値がそれ以上小さくなっても一定値を示す。また、ＡＦ評価値が大きく、ＡＦの信頼性が高くなるにつれてＫ１値が大きくなり、１に近づいていく。Ｋ１値は点Ｑで１になり、ＡＦ評価値がそれ以上大きくなっても１のままである。なお、本例では線分ＰＱで示す特性を例示するが、これに限らず曲線または折れ線などで示す特性による設定も可能である。
可変ゲイン部７１０の出力値はＸ１として条件比較器７０４に送られるとともに、減算器７０３に正入力として送られる。減算器７０３の負入力には、条件比較器７０４の出力値が遅延器７０７を介して供給される。遅延器７０７の出力は、条件比較器７０４の出力に対して１周期前のサンプリングデータであり、減算器７０３は可変ゲイン部７１０の出力値から、１周期前のサンプリングデータを減算する。減算器７０３の出力を「ｄｉｆｆ」と記すと、これは条件比較器７０４に入力される。条件比較器７０４はｄｉｆｆが予め設定されている所定値（Ｘと記す）よりも小さいか否かを判定する。条件比較器７０４は、ｄｉｆｆが所定値Ｘ未満の場合、可変ゲイン部７１０の出力値である撮影倍率Ｘ１を選択してＬＰＦ（低域通過フィルタ）７０８に出力する。
【００２８】
減算器７０３の出力するｄｉｆｆは乗算器７０５に送られ、予め設定されているゲイン係数（Ｋ２と記す）が乗算される。ここでＫ２の値は１未満の値（例えば０．１）に設定されており、ｄｉｆｆが正符号であり、かつ、値が大きい場合、撮影倍率の急激な変化が起こらないように設定されている。加算器７０６は、乗算器７０５の出力と、遅延器７０７を経た１周期前のサンプリングデータを加算し、加算結果をＸ２として条件比較器７０４に送る。条件比較器７０４は、ｄｉｆｆが所定値Ｘ以上である場合、Ｘ２を選択してＬＰＦ７０８に出力する。
判定基準となる所定値Ｘが正値に設定されているので、ｄｉｆｆが負値であれば、条件比較器７０４にて撮影倍率算出部７０１の出力値であるＸ１が常に選択されることになる。よって、条件比較器７０４の出力値は、値が小さくなる方向へは遅れなく遷移していくが、ｄｉｆｆが正値であって、増加方向の変化量が大きい場合には急激な変化が抑制されることになる。
ＬＰＦ７０８は、条件比較器７０４の出力値を受けて高周波成分をカットし、防振制御用撮影倍率βｃを敏感度調整部３０３や出力補正部３１１へ出力する。このＬＰＦ７０８も防振制御用撮影倍率の急激な変化を抑制する作用をもつ。
上記方法によれば、ＡＦ評価値に応じて撮影倍率に乗算するゲイン係数Ｋ１を変更することで、ＡＦの信頼性が低いときは、防振制御用撮影倍率βｃが実撮影倍率βよりも小さくなる。また、ＡＦの信頼性が高いときは、防振制御用撮影倍率βｃと実撮影倍率βとがほぼ同じになるように制御が行われる。これにより、ＡＦ動作によるフォーカス駆動中の防振制御において、被写体にピントが合っていない状態やＡＦ確定前の動作中において、平行振れ補正の防振過補正を防止できる。したがって動画撮影中などのＡＦ動作中も角度振れに加えて、平行振れの防振制御が実現できる。
【００２９】
次に図９を用いて、本実施形態の効果について説明する。
図９（Ａ）及び（Ｂ）は、ＡＦ動作時におけるフォーカスレンズの移動とＡＦ評価値の変化との関係を例示する。図９（Ａ）は、横軸に時間をとり、縦軸にＡＦ評価値を示したグラフである。また、図９（Ｂ）は横軸に時間をとり、縦軸にフォーカスレンズの位置を示したグラフである。
図９（Ａ）のグラフにおいて、Ｃに示す時点ではＡＦ評価値がそのピーク値を超えた後、減少に転じるので、ピーク位置（合焦位置）の存在を確認することができる。図９（Ｂ）に示すように、レンズはＡＦ評価値のピーク位置へと移動した後、山登り駆動動作を終了して微小駆動動作に移行する。一方、ＡＦ評価値のピークが無く、単調に減少している場合には、フォーカスレンズの駆動方向が合焦方向でないと判定できるので、レンズの駆動方向が反転されて山登り駆動動作が続行される。
図９（Ｃ）は防振制御用ＡＦ評価値の時間的変化を例示する。本例ではＡＦ評価値に基づいてその信頼性が高いか低いかを複数の閾値と比較することで判定し、信頼性レベルを段階的に設定しているので、当該レベルの時間的変化は階段状となる。この信頼性レベルに応じて、図８を用いて説明したように可変ゲイン部７１０のＫ１値が変更される。図９（Ｄ）は撮影倍率の時間的変化を例示する。実線で示すグラフ線９０１は実撮影倍率β、つまり図８の撮影倍率算出部７０１の出力変化を示し、破線で示すグラフ線は防振制御用撮影倍率βｃ、つまり図８の制御用撮影倍率演算部７０２の出力変化を示す。図８で説明した方法で演算された防振制御用撮影倍率βｃは、ＡＦの信頼性が高い場合、撮影倍率βに近づくように変化し、ＡＦの信頼性が低い場合には、撮影倍率βより小さくなるように変化する。
【００３０】
なお、静止画撮影モードでユーザがレリーズボタン１０５を操作してＳＷ２がオン状態になると静止画撮影用の防振が行われる。この場合、図６のＳ６１１及び６１５にて角度振れ補正量演算と平行振れ補正量演算に用いる撮影倍率には、静止画撮影直前の撮影倍率βが用いられる。これは、動画撮影用に演算された防振制御用撮影倍率βcには実際のレンズの撮影倍率に対して遅れが生じ、また過剰な制御を防ぐために撮影倍率が小さく設定されるためである。しかし、静止画撮影においては、ＡＦ動作の完了後に撮影が行われるため、撮影倍率にはズーム及びフォーカス情報３０２から得られる撮影倍率をそのまま用いた方がよい。すなわち、ＳＷ２がオン状態になった直後の撮影直前におけるＡＦ動作完了後の撮影倍率βを角度振れ補正量及び平行振れ補正量の算出に用いることで、静止画撮影にとって最適な防振を行うことができる。
第１実施形態によれば、ＡＦ動作中に生じる像倍率の急激な変化に伴う防振制御性能の低下を軽減しつつ、動画撮影などでのＡＦ動作中でも角度振れに加えて平行振れについての防振制御が可能となる。
【００３１】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下では第１実施形態との相違点を説明し、第１実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることにより、それらの詳細な説明を省略する。なお、このような説明の省略の仕方は後述の第３実施形態でも同様とする。
図１０（Ａ）は第２実施形態に係る防振制御装置の角度振れ補正係数算出部３１３と平行振れ補正係数算出部３１４内における防振制御用撮影倍率の演算部を例示するブロック図である。
第２実施形態では、以下の点で第１実施形態と異なる。
まず、被写体距離算出部１００１は、ズーム及びフォーカス情報３０２を取得して撮像装置から被写体までの距離（被写体距離）を算出する。後段の制御用被写体距離演算部１００２は防振制御に使用する被写体距離（防振制御用被写体距離）を演算する。制御用被写体距離演算部１００２の内部演算の構成は、図８に示す制御用撮影倍率演算部７０２とほぼ同様であるが、可変ゲイン部１００３と減算器１００４が異なる。
可変ゲイン部１００３では、図８の可変ゲイン部７１０と異なり、図１０（Ｂ）に例示するゲインテーブルに従い、ＡＦ評価値に応じてゲイン係数Ｋ１が設定される。
図１０（Ｂ）は横軸にＡＦ評価値をとり、縦軸にゲイン係数Ｋ１をとって両者の関係を例示したグラフである。ＡＦ評価値が小さく、ＡＦの信頼性が低い点ＰではＫ１値が１より大きい。またＡＦ評価値が大きく、ＡＦの信頼性が高い点ＱではＫ１値が１である。線分ＰＱは負勾配で右下がりとされる。つまり、ＡＦ評価値が小さく、ＡＦの信頼性が低くなるにつれてＫ１値が大きくなり、逆にＡＦ評価値が大きく、ＡＦの信頼性が高くなるにつれてＫ１値が１に近づくように設定されている。
また減算器１００４と図８の減算器７０３とで正負の入力が逆になっている。すなわち、可変ゲイン部１００３の出力値が減算器１００４の負入力とされ、遅延器７０７の出力値が減算器１００４の正入力とされる。これは、被写体距離が小さくなる方向においては急激な変化を抑制し、被写体距離が大きくなる方向においては、変化を抑制しないように、防振制御用被写体距離を演算する必要があることによる。
【００３２】
制御用被写体距離演算部１００２で算出した防振制御用被写体距離は、撮影倍率算出部７０１に出力され、被写体距離とズーム位置情報に基づいて防振制御用撮影倍率βcが算出される。また、防振制御に用いる焦点距離情報も同様に演算され、防振制御用被写体距離とズーム位置情報により演算されることになる。
第２実施形態によれば、ＡＦ評価値に応じて被写体距離に乗算するゲイン係数Ｋ１が可変設定される。つまり、ＡＦの信頼性が低いときには、防振制御用撮影倍率βcが実撮影倍率βよりも小さくなるように制御される。また、ＡＦの信頼性が高いときには、防振制御用撮影倍率βcが実撮影倍率βに近づくように制御される。これにより、ＡＦ動作によるフォーカス駆動中の防振制御において、被写体にピントが合っていない状態や、ＡＦ確定前のＡＦ動作中において、平行振れ補正の防振過補正を防止できる。したがって、動画撮影中などのＡＦ動作中でも角度振れに加えて平行振れについての防振制御が可能となる。
図１１は、ズームポジションが固定されている場合に、被写体距離に対する撮影倍率の変化を示す。横軸に被写体距離をとって、縦軸に撮影倍率を示しており、カメラから被写体までの距離が短くなるにつれて撮影倍率は急激に大きくなる。第２実施形態では被写体距離の急激な変化を抑制する制御が行われるので、第１実施形態で説明した防振制御用撮影倍率βcの演算に比べて、撮影倍率の急激な変化を抑制する効果が得られる。
【００３３】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態を説明する。
図１２は、第３実施形態に係る防振制御装置にて防振制御用撮影倍率の算出処理を説明するブロック図である。図１３は、揺れ状態判定部１２０１により演算された揺れ状態量の時間的変化を例示する図である。
防振制御装置の振れ補正部１１０が振れ補正のために駆動できる範囲には制限がある。このため、振れ補正部１１０の可動範囲内で振れ補正制御を行えば、高い振れ補正効果が得られるが、可動範囲を超えてしまうと急激に振れ補正効果が低下してしまう。これは、振れ補正部１１０の制御端（可動範囲の端部）に達することで、これよりも外側へは駆動できなくなってしまうからである。特に歩行時の撮影においては、体の揺れによる振動が撮像装置に伝達するため、角度揺れの振幅が大きくなる。
加えて本発明における防振制御装置は、従来までの角度振れ補正に加えて平行振れ補正を行う。よって、平行振れ補正量が大きくなると、防振のためにより大きな可動範囲を必要とするので、可動範囲が不足してしまう。また、揺れが大きく、かつ、ＡＦ動作でＡＦ評価値のピーク値を探す際、撮影倍率が大きくなる方向にフォーカスレンズを駆動させている場合（至近側への移動）に振れ補正量が過大となり、振れ補正の防振効果に好ましくない影響を及ぼす可能性がある。
【００３４】
そこで、第３実施形態では、角速度計から演算される揺れ状態量と、ＡＦ信頼性の変化の頻度により求められるＡＦ評価値の変化度合量とを用いて補正係数を算出し、振れ補正部１１０の補正量を算出する。
図１２を用いて、揺れ状態判定部１２０１、ゲインテーブル１２０２及び可変ゲイン部１２０３の動作について説明する。
揺れ状態量演算を行う揺れ状態判定部１２０１は、角速度計１０８ｐからの角速度検出信号に基づき、揺れ状態量を求めて出力する。揺れ状態量とは、撮像装置がどのような揺れ状態にあるかを示す量である。そして、ゲインテーブル１２０２は、この揺れ状態量と、ＡＦ評価値の変化度合量に応じて可変ゲイン部１２０３に出力するゲイン（Ｋ３参照）の制御信号を生成する。
ここで、揺れ状態判定部１２０１の内部で行われる演算について説明する。まず、絶対値演算部１２０１ａは、角速度計１０８ｐからの角速度検出信号の絶対値を演算する。次に、この絶対値信号は低域通過フィルタ（ローパスフィルタ：ＬＰＦ）１２０１ｂに通され、角速度の絶対値の信号周波数成分のうち、設定されたカットオフ周波数を超える高周波成分が除去される。つまり、カットオフ周波数以下の低周波成分の信号が揺れ状態量を表す。
【００３５】
図１３（Ａ）は角速度計１０８ｐから出力された角速度検出信号の時間的変化を例示する。図１３（Ｂ）は絶対値演算部１２０１ａの出力信号の時間的変化を例示する。図１３（Ｃ）はＬＰＦ１２０１ｂを通して出力された揺れ状態量の時間的変化を例示する。期間ΔＴｉｍｅ１の間、角速度検出信号の振幅量は小さい。これは、例えば撮像装置の振れが起こらないように撮影者が意識して手持ち撮影しているときのように、手振れの小さい状態である。期間ΔＴｉｍｅ２の間、角速度検出信号の振幅量は大きく、これは歩行時の撮影など、手振れが非常に大きい状態である。期間ΔＴｉｍｅ３では、角速度検出信号の振幅が、期間ΔＴｉｍｅ１での状態と期間ΔＴｉｍｅ２での状態との間、つまり、角速度検出信号の振幅量が中程度の状態である。期間ΔＴｉｍｅ４では角速度検出信号の振幅量が大きいが、これは撮影者が撮像装置の構図を変える場合など、意図的に撮像装置を移動させたときの状態である。
揺れ状態判定部１２０１は、図１３（Ｃ）に示すような揺れ状態量を検出し、歩行時の撮影などのように、揺れが大きい撮影状態であるか否かについて判定する。なお、図１３（Ｃ）に示すＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ１からＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ４は、揺れ状態量のレベルについて複数の閾値を例示する。
図１３（Ｄ）は、ＡＦ信頼性について時間的変化を例示する。なお、合焦度の変化頻度量については、不図示のＡＦ信号処理部により、被写体に対する撮像光学系の合焦度を示す情報に基づき、合焦度変化頻度量演算によって算出される。つまり、本例ではＡＦ評価値の変化度合量を、合焦度の変化頻度量として使用する。
期間ΔＴｉｍｅＤ１では、ＡＦ信頼性に係る変化の割合が少ないため、ＡＦ評価値の変化度合量が小さいと判定される。また、期間ΔＴｉｍｅＤ３では、ＡＦ信頼性に係る変化の割合が比較的に多いため、ＡＦ評価値の変化度合量が大きいと判定される。期間ΔＴｉｍｅＤ２では、ＡＦ信頼性に係る変化の割合が期間ΔＴｉｍｅＤ３程ではないが、比較的頻繁に変化しているので、ＡＦ評価値の変化度合量がやや大きいと判定される。ＡＦ評価値の変化度合量については、所定時間内におけるＡＦ評価値の変化率の回数をカウントする処理が行われ、カウント値が所定の閾値以上であるか否かを判定することで算出され、この場合、所定時間毎に判定される。
【００３６】
上記のように算出された揺れ状態量と、ＡＦ信頼性の高低に関する変化度合量からゲインテーブル１２０２の参照データを用いて、可変ゲイン部１２０３のゲインＫ３の値が決定される。可変ゲイン部１２０３にて使用するゲインテーブルをグラフ化した図を、図１２（Ｂ）に示す。なお、前段の可変ゲイン部７１０については、第１実施形態の場合と同様である（図８（Ｂ）参照）。
図１２（Ｂ）は、横軸にＡＦ評価値の変化度合量をとり、縦軸にゲイン係数Ｋ３をとって両者の関係を例示したグラフである。また、ゲインテーブル１２０２では、ＡＦ評価値の変化度合量に加えて、揺れ状態量も参照され、本例では、４段階の揺れ状態量の大きさに応じて異なるグラフ線１２０４から１２０７を示す。図１３（Ｃ）に示すＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ１からＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ４と各グラフ線との対応関係は以下の通りである。
揺れ状態量のレベル ゲインテーブル
ＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ１ グラフ線１２０４
ＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ２ グラフ線１２０５
ＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ３ グラフ線１２０６
ＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ４ グラフ線１２０７
例えば、揺れ状態量が図１３（Ｃ）に示すＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ４の場合、グラフ線１２０７で示すテーブルが参照される。ＡＦ評価値が小さく、ＡＦ評価値の変化度合量が小さい範囲ではＫ３値が１に近く、ＡＦ評価値の変化度合量が大きい範囲ではＫ３値が１よりも小さい。中間領域での特性を示す線分は正勾配である。ＡＦ評価値の変化度合量が小さい範囲にてグラフ線１２０７の示す定数値（定線分参照）は、グラフ線１２０６の場合よりも小さい。つまり、当該範囲でのＫ３値の大小関係は、「グラフ線１２０７＜グラフ線１２０６＜グラフ線１２０５＜グラフ線１２０４」の関係を満たす。なお、ＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ１以下の場合には、グラフ線１２０４に示すテーブルが参照され、ＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ４以上の場合には、グラフ線１２０７に示すテーブルが参照される。またＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ１より大きくＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ４より小さい場合に、線形補間値が使用される。例えば、揺れ状態量の大きさがＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ２とＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ３の間である場合、グラフ線１２０５と１２０６のデータを用いた線形補間によってＫ３値が算出される。
【００３７】
こうして揺れ状態量と、ＡＦ評価値の変化度合量を用いてゲイン係数の値が設定され、防振制御用撮影倍率が求まり、振れ補正量が算出される。なお、本実施形態では揺れ状態量とＡＦ評価値の変化度合量に基づいてゲイン係数を算出したが、何れか一方だけを用いてもよい。
第３実施形態では、揺れが大きい状態であって、かつＡＦ評価値の変化度合量が大きい状態、即ち、ＡＦ結果が安定しない状態では、ゲイン係数値を小さくすることで振れ補正量を小さくすることができる。これにより、振れ補正の制御量を弱める制御が行われる。したがって、歩行時の撮影などのように、角度揺れの振幅が大きく、かつＡＦ動作が頻繁に発生したりＡＦ処理にてピーク値を探している場合に、振れ補正部１１０が制御端に到達しないように防ぎ、防振制御性能の低下を防止できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０１ カメラ
１０６ カメラＣＰＵ
１０７ 撮像素子
１０８ｙ，１０８ｐ 角速度計
１０９ｙ，１０９ｐ 加速度計
１１０ 振れ補正部
１１２ 駆動部
３１３ 角度振れ補正係数算出部
３１４ 平行振れ補正係数算出部
７０１ 撮影倍率算出部
７１０ 可変ゲイン部
１００１ 被写体距離算出部
１００３ 可変ゲイン部
１２０１ 揺れ状態判定部
１２０２ ゲインテーブル
１２０３ 可変ゲイン部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手振れ等の振動による像ブレを補正して画像劣化を防止する防振制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在のカメラは露出決定やピント合わせといった、撮影上の重要な作業が全自動化され、また手振れ等による像ブレを防ぐ防振制御装置を搭載したカメラでは、撮影者の撮影ミスを誘発する要因は殆どなくなっている。
ここで、防振制御装置について簡単に説明する。カメラの手振れは通常、周波数１から１０Ｈｚ程度の振動である。シャッタのレリーズ時点で手振れが起きても像ブレの無い撮影を可能にするには、手振れによるカメラの振れ（角度振れ）を検出し、検出値に応じて像ブレ補正用レンズ（以下、補正レンズという）を動かす必要がある。その際、カメラ振動を正確に検出して振れによる光軸変化を補正することが要件となる。原理的には振れの角速度等の検出結果を得る振動検出部と、その演算処理結果に基づいて補正レンズを変位させる駆動制御部が搭載されることで、画像ブレが抑制される。
【０００３】
角速度計で角度振れを検出し、撮影レンズの一部や撮像素子を動かして像ブレを低減させる防振制御装置が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振動、つまりカメラの光軸に対して直交する面内での水平方向または垂直方向に加わる、いわゆる平行振れによる画像劣化も無視できない。例えば、被写体に２０ｃｍ程度まで接近したマクロ撮影の場合、平行振れを積極的に検出して補正を行う必要がある。また、被写体がカメラから１ｍ程度の距離に位置していても、撮像光学系の焦点距離が非常に大きい（例えば４００ｍｍ）条件下での撮影において、平行振れを検出して補正を行う必要がある。
特許文献１には、加速度計で検出した加速度の２階積分により平行振れを求め、別に設けた角速度計の出力と共に用いて振れ補正部を駆動する技術が開示されている。
【０００４】
ところで、平行振れの検出に用いる加速度計の出力は外乱ノイズや温度変化などの環境変化の影響を受け易い。検出した加速度の２階積分によってそれらの不安定要因はさらに拡大されるため、平行振れの高精度な補正が難しくなる。特許文献２には平行振れを、カメラから離れた場所に回転中心がある時の角度振れとみなして求めることが開示されている。この方法では角速度計と加速度計を設け、それらの出力から角度振れの回転半径を用いた補正値と角度を求めて振れ補正を行う。外乱の影響を受け難い周波数帯域に限定して回転中心を求めることで上記した加速度計の不安定要因を軽減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２２５４０５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、防振制御における平行振れの補正では、被写体が至近距離での撮影であるか遠距離での撮影であるかの違い（即ち撮影倍率の違い）により、撮像面上の補正すべきブレ量が大きく異なるため、以下の問題がある。
撮像装置に付設の表示装置を電子ビューファインダ（ＥＶＦ）として機能させるために連続的に撮像されるＥＶＦ画像において、画像処理技術によりオートフォーカス（ＡＦ）処理で連続的なピント合わせを行う機能がある。これは、いわゆるコンティニュアス（Continuous）ＡＦ機能として知られている。この場合、撮影レンズの撮影倍率から像ブレを補正するための平行振れ補正量が算出される。カメラの平行振れ量が同じ場合でも、ＡＦ動作中は撮影倍率が時々刻々と変化するため、撮像面上にて補正すべき平行振れの補正量も撮影倍率に応じて変化することになる。ズームやフォーカスの状態から得られる撮影倍率の情報に従ってそのままに防振制御を行ったのでは、平行振れの補正量が過大となった場合、振れ補正の防振効果に影響を及ぼす虞がある。また、過剰な制御が原因で補正レンズが直ぐに制御端（可動範囲の端位置）に到達した場合、防振制御性能を低下させる虞がある。
本発明の目的は、ＡＦ動作中に生じる像倍率の急激な変化に伴う防振制御性能の低下を軽減しつつ、平行振れに対して高精度な像ブレ補正を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る装置は、振れ補正手段と、撮像光学系の光軸に対して直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる平行振れを含む装置の振れ量を検出する検出手段と、前記検出手段による検出信号、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報、並びに前記撮像光学系の合焦度を示す情報を取得して補正係数を算出し、前記振れ補正手段の補正量を算出する補正量算出手段と、前記補正量に従って前記振れ補正手段を駆動する駆動手段を備える。前記補正量算出手段は、前記合焦度が高い場合の前記補正係数に比べて、前記合焦度が低い場合の前記補正係数を小さくする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＡＦ動作中に生じる像倍率の急激な変化に伴う防振制御性能の低下を軽減しつつ、平行振れに対して高精度な像ブレ補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図２から９と併せて本発明の第１実施形態を説明するために、防振システムを搭載したカメラを上面から見た模式図である。
【図２】図１のカメラを側面から見た模式図である。
【図３】防振制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】角度振れの回転中心と回転半径の説明図である。
【図５】図３の比較部３０８の構成例を示すブロック図である。
【図６】図７とともに振れ補正制御を説明するフローチャートであり、処理の前半部を示す。
【図７】図６に続く処理の後半部を示すフローチャートである。
【図８】防振制御用撮影倍率の算出処理を説明するブロック図（Ａ）、及び、ＡＦ評価値とゲインの関係を例示する図（Ｂ）である。
【図９】ＡＦ評価値、レンズ位置、撮影倍率の時間的変化を例示する図である。
【図１０】図１１とともに本発明の第２実施形態を説明するために、防振制御用撮影倍率の算出処理を説明するブロック図（Ａ）、及び、ＡＦ評価値とゲインの関係を例示する図（Ｂ）である。
【図１１】ズームポジションが固定されている場合の、カメラから被写体までの被写体距離と撮影倍率の関係を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態を説明するために、防振制御用撮影倍率の算出処理を説明するブロック図である。
【図１３】本発明の第３実施形態を説明するために、角速度、角速度絶対値、揺れ状態量、ＡＦ信頼性情報の時間的変化を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の各実施形態を添付図面に従って説明する。本発明に係る防振制御装置は、デジタル一眼レフカメラやデジタルコンパクトカメラに限らず、デジタルビデオカメラや、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、携帯電話などの各種の撮像装置や光学機器に搭載できる。
【００１１】
［第１実施形態］
図１及び図２は第１実施形態に係る防振制御装置を具備した光学装置としてカメラの構成例を示す。図１はカメラを平面からみた模式図、図２はカメラを側面からみた模式図である。図中に１点鎖線で示す軸は、カメラ１０１の撮像光学系の光軸１０２を表している。このカメラに搭載される防振システムでは、光軸１０２に対して矢印１０３ｐ、１０３ｙで示す振れ（以下、角度振れという）、及び矢印１０４ｐ、１０４ｙで示す振れ（以下、平行振れという）に対して像ブレ補正が行われる。つまり、角度振れは撮像光学系の光軸に対して直交する軸を中心とする装置の回転に伴って生じる振れであり、また平行振れは撮像光学系の光軸に対して直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる振れである。なお、符番の添え字ｐはピッチ方向を示し、ｙはヨー方向を示す。ピッチ方向とヨー方向は互いに直交し、また両方向とも光軸１０２の方向に対して直交しているものとする。
カメラ１０１の本体にはレリーズボタン１０５が設けられ、該ボタンの操作によるスイッチの開閉信号がカメラＣＰＵ（中央演算処理装置）１０６に送られる。本例ではレリーズボタン１０５の半押し状態でオン状態となる第１スイッチ（以下、ＳＷ１と記す）と、レリーズボタン１０５の全押し状態でオン状態となる第２スイッチ（以下、ＳＷ２と記す）をもつ２段式スイッチが設けられている。カメラＣＰＵ１０６はカメラ動作を制御し、像ブレ補正の制御を担当する。撮像素子１０７は、撮像光学系のレンズを通して得た被写体の光像を電気信号に変換して不図示の信号処理部に出力する。
【００１２】
カメラ振動を検出する振れ検出手段は、角速度検出手段と加速度検出手段で構成される。
角速度計１０８ｐ、１０８ｙは、矢印１０８ｐａ、１０８ｙａで示す角度振れを各々検出する角速度検出手段である。また加速度計１０９ｐ、１０９ｙは、矢印１０９ｐａ、１０９ｙａで示す平行振れを各々検出する加速度検出手段である。角速度計１０８ｐ、１０８ｙ、及び加速度計１０９ｐ、１０９ｙの各検出信号は、カメラＣＰＵ１０６に入力される。
振れ補正部１１０は、補正レンズ１１１を光軸１０２と直交する方向、具体的には図１の矢印１１０ｙに示す方向及び図２の矢印１１０ｐの方向に駆動し、角度振れと平行振れの両方を加味した振れ補正を行う。駆動部１１２は、カメラＣＰＵ１０６からの制御指令に従って振れ補正部１１０を制御し、これにより振れ補正動作が行われる。なお本実施形態では、カメラＣＰＵ１０６が算出した補正量に基づいて補正レンズ１１１を光軸に垂直な面内で移動させる、いわゆる光学防振の構成を採用している。補正量に基づく補正方法については光学防振に限らず、他の形態でも構わない。例えば、撮像素子１０７を光軸に垂直な面内で移動させることで防振を行う方法や、撮像素子１０７が出力する各撮影フレームの画像の切り出し位置を変更することで振れの影響を軽減させる電子防振を用いる方法がある。また、それらを適宜に組み合わせた補正方法を用いてもよい。
【００１３】
図３は、本実施形態に係る防振制御装置の構成例を示すブロック図である。図３では、カメラの鉛直方向に生じる振れ（ピッチ方向：図２の矢印１０３ｐ、１０４ｐの方向）についての構成のみを示している。しかし、同様の構成はカメラの水平方向に生じる振れ（ヨー方向：図１の矢印１０３ｙ、１０４ｙの方向）に対しても設けられている。これらは基本的には同じ構成であるので、以下ではピッチ方向についての構成のみを図示して説明する。なお、図３にはカメラＣＰＵ１０６が行う処理を機能ブロックとして示すが、不図示のメモリに記憶したプログラムをカメラＣＰＵ１０６が解釈して実行することで各処理が行われる。
図３を用いて角度振れの補正について説明する。角度振れは第１の検出手段によって検出されてカメラＣＰＵ１０６の制御下で振れ補正が行われる。
角速度計１０８ｐによる角速度信号は、カメラＣＰＵ１０６のＨＰＦ積分フィルタ３０１に入力される。ＨＰＦ積分フィルタ３０１にて、ＨＰＦ（高域通過フィルタ）でＤＣ（直流）成分をカットされた信号は積分されて、角度信号に変換される。手振れの周波数帯域はほぼ１から１０Ｈｚであり、ＨＰＦ積分フィルタ３０１のＨＰＦは手振れの周波数帯域から十分離れた周波数成分（例えば０．１Ｈｚ以下）を遮断する１次ＨＰＦ特性を有する。
ＨＰＦ積分フィルタ３０１の出力は敏感度調整部３０３に入力される。その際、敏感度調整部３０３には、角度振れ補正係数算出部（第１の補正係数算出部）３１３からの情報も入力される。角度振れ補正係数算出部３１３は、ズーム及びフォーカス情報３０２を取得する。該情報は撮像光学系の駆動部に設けた検出手段により得られるレンズ位置情報であり、該情報により求まる焦点距離や撮影倍率に基づいて第１の補正係数（以下、角度振れ補正係数という）が算出されて敏感度調整部３０３に出力される。なお、角度振れ補正係数の算出方法については後で詳述する。角度振れ補正係数算出部３１３の出力が敏感度調整部３０３に入力されると、該調整部はＨＰＦ積分フィルタ３０１の出力を増幅して角度振れ補正の目標値とする。これによりレンズのフォーカスやズームなどの光学情報の変化による振れ補正部１１０の振れ補正ストロークに対し、カメラ像面での振れ補正敏感度の変化が補正される。敏感度調整部３０３で求めた角度振れの補正目標値は、加算器３１２に送られる。加算器３１２の出力は像ブレ補正量として駆動部１１２に送られ、振れ補正部１１０が駆動される。これにより画像ブレ補正が行われる。
【００１４】
次に、平行振れ補正について説明する。撮像光学系の光軸と直交する平面内にて水平方向又は垂直方向に装置に生じる平行振れは第２の検出手段によって検出されてカメラＣＰＵ１０６の制御下で振れ補正が行われる。
角速度計１０８ｐの出力はＨＰＦ積分フィルタ３０９に入力され、ＨＰＦ積分フィルタ３０９にて、ＨＰＦでＤＣ成分がカットされた後、積分されて角度信号に変換される。ＨＰＦ積分フィルタ３０９の出力は利得調整部３１０に入力される。この利得調整部３１０とＨＰＦ積分フィルタ３０９により、平行振れ補正を行うべき周波数帯域におけるゲイン及び位相特性を調整している。利得調整部３１０の出力は後述する出力補正部３１１により補正されて平行振れの補正目標値となり、加算器３１２に送られて前述した角度振れの補正目標値に加算される。平行振れの補正量と角度振れの補正量の加算結果が像ブレ補正量となる。
また、上記処理と並行して、角速度計１０８ｐの出力はＨＰＦ位相調整部３０４に入力され、ＨＰＦ位相調整部３０４にて角速度計１０８ｐの出力に重畳するＤＣ成分がカットされると共にその信号の位相調整が行われる。ここでのカットオフ周波数は、後述するＨＰＦ積分フィルタ３０５のＨＰＦのカットオフ周波数と合わせており、周波数特性が一致するように調整してある。ＨＰＦ位相調整部３０４の出力は、角速度計ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）部３０６に送られて、所定帯域の周波数成分が抽出される。
【００１５】
加速度計１０９ｐの出力はＨＰＦ積分フィルタ３０５に入力され、ＨＰＦ積分フィルタ３０５にてＨＰＦでＤＣ成分がカットされた後、積分されて速度信号に変換される。この時のＨＰＦのカットオフ周波数は上述したように、ＨＰＦ位相調整部３０４のＨＰＦの周波数特性と合わせて設定してある。ＨＰＦ積分フィルタ３０５の出力は加速度計ＢＰＦ部３０７に送られて、所定帯域の周波数成分が抽出される。
角速度計ＢＰＦ部３０６及び加速度計ＢＰＦ部３０７の各出力は、比較部３０８に入力される。比較部３０８は、利得調整部３１０の出力を補正する補正量（補正係数）を算出して、出力補正部３１１に出力する。なお、比較部３０８における補正量の算出方法については後述する。
出力補正部３１１には平行振れ補正係数算出部（第２の補正係数算出部）３１４の出力も入力される。ズーム及びフォーカス情報３０２とＡＦ評価値３１５の情報は平行振れ補正係数算出部３１４に入力される。ＡＦ評価値３１５は被写体に対する撮像光学系の合焦度を示す情報である。本例では、撮像素子による撮像信号から高周波数成分を抽出することで得られるコントラストの度合いを示す情報が使用され、不図示のＡＦ信号処理部から角度振れ補正係数算出部３１３及び平行振れ補正係数算出部３１４に出力される。平行振れ補正係数算出部３１４は、これらの情報により求まる撮影倍率に基づいて平行振れ補正係数を算出して出力する。平行振れ補正係数算出部３１４の出力は出力補正部３１１に入力され、求められた平行振れ補正係数に基づいて利得調整部３１０の出力が補正されて、平行振れ補正目標値が得られる。加算器３１２は平行振れ補正目標値を前述した角度振れ補正目標値に加算して駆動部１１２に出力する。駆動部１１２は振れ補正部１１０を駆動し、角度振れと平行振れによる画像ブレを補正する。
【００１６】
次に、比較部３０８から出力される補正量、角度振れ補正係数算出部３１３、平行振れ補正係数算出部３１４から出力される補正係数に基づく像ブレ補正量の算出方法について説明する。
図４はカメラ１０１の角度振れ１０３ｐと平行振れ１０４ｐを示した図である。撮影レンズ内、つまり撮像光学系の主点位置における平行振れ１０４ｐの大きさをＹと記し、角度振れ１０３ｐの大きさ、つまり角変位をθと記す。そして、角度振れの回転中心４０１ｐを定めた場合の回転半径４０２ｐの長さをＬと記すと、これは回転中心４０１ｐから加速度計１０９ｐまでの距離に相当する。また、角速度をω、速度をＶ、加速度をＡ、角加速度をωａと記す。このとき、以下の関係式が成り立つ。
【数１】
ここで、（１）式中のＹは、加速度計１０９ｐの出力を２階積分した変位で求まり、θは角速度計１０８ｐの出力を１階積分した角度で求まるので、Ｙをθで割れば回転半径の長さＬが求まる。また（２）式中のＶは、加速度計１０９ｐの出力を１階積分した速度で求まり、ωは角速度計１０８ｐの出力から求まるので、Ｖをωで割れば回転半径の長さＬが求まる。（３）式中のＡは加速度計１０９ｐの出力から求まり、ωａは角速度計１０８ｐの出力を１階微分することで求まるので、Ａをωａで割れば回転半径の長さＬが求まる。いずれの方法でもＬ値を求めることができる。
【００１７】
撮像光学系の主点位置における平行振れＹと、撮像光学系の振れ角度θ及び焦点距離ｆ、撮影倍率βより撮像面に生ずるブレ量δは、下式（４）で求められる。
【数２】
上式（４）の右辺第１項のｆ及びβの値は、撮像光学系のズームレンズ及びフォーカスレンズの位置情報とそれらにより得られる撮影倍率や焦点距離より求まり、振れ角度θは角速度計１０８ｐの出力の１階積分より求まる。よって、これらの情報に応じて、図３を用いて説明したように角度振れ補正を行うことができる。
また、上式（４）の右辺第２項に関しては、ズームレンズ及びフォーカスレンズの位置情報とそれらにより得られる撮影倍率によりβ値が求まり、加速度計１０９ｐの出力の２階積分によってＹ値が求まる。これらの情報に応じて、図３を用いて説明したように平行振れ補正を行うことができる。
【００１８】
しかし、本実施形態では式（４）を、下式（５）の様に書き直したブレ量δに対して像ブレ補正を行う。
【数３】
即ち、平行振れＹに関しては、加速度計１０９ｐの出力から積分して求まる平行振れの変位を用いてはいない。式（１）又は式（２）又は式（３）から回転半径の長さＬを求め、このＬ値と角速度計１０８ｐの出力の積分結果（θ）と、撮影倍率βからブレ量δを算出している。角度振れ補正係数算出部３１３は、式（５）の右辺第１項の補正係数「（１＋β）×ｆ」を算出し、平行振れ補正係数算出部３１４は、式（５）の右辺第２項の補正係数「β」を算出する。
【００１９】
図５は、図３の比較部３０８における補正量算出処理について内部構成例を示したブロック図である。
角速度計ＢＰＦ部３０６及び加速度計ＢＰＦ部３０７の各出力は回転半径算出部５０１に送られ、下式（６）を用いて回転半径算出部５０１は回転半径の長さＬを算出する。
【数４】
本例では、式（２）を用いてＬ値が算出される。
回転半径Ｌについては、（例えば、角速度計ＢＰＦ部３０６及び加速度計ＢＰＦ部３０７のカットオフ周波数が５Ｈｚの場合、２００ｍｓ程度に設定された）所定時間内の速度Ｖと角速度ωそれぞれの最大振幅のピーク値の比より算出してもよい。更に回転半径Ｌの更新は速度Ｖと角速度ωがそれぞれ算出された瞬間毎に行ってもよい。このとき、速度Ｖと角速度ωをそれぞれ時系列的に平均化したり、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）で高周波成分をカットすることで、回転半径を算出する際の高周波ノイズ成分を除去した回転半径が算出できる。
回転半径算出部５０１は、算出したＬ値を、静止画リミット処理部５０２と動画リミット処理部５０４に送る。静止画リミット処理部５０２は、静止画撮影用に設定されている上限値を用いて演算処理を行う。回転半径算出部５０１の出力するＬ値が静止画撮影用の上限値以上であれば、Ｌ値が当該上限値に固定され、また回転半径算出部５０１の出力するＬ値が静止画撮影用の上限値未満であれば、回転半径算出部５０１の出力するＬ値がそのまま出力される。
【００２０】
動画リミット処理部５０４は、動画撮影用に設定されている上限値を用いて演算処理を行う。回転半径算出部５０１の出力するＬ値が動画撮影用の上限値以上であれば、Ｌ値が当該上限値に固定され、回転半径算出部５０１の出力するＬ値が動画撮影用の上限値未満であれば、回転半径算出部５０１の出力するＬ値がそのまま出力される。静止画リミット処理部５０２や動画リミット処理部５０４の出力値は補正信号整流部５０３、補正信号整流部５０５にそれぞれ送られる。補正信号整流部５０３、補正信号整流部５０５は、静止画リミット処理部５０２、動画リミット処理部５０４の出力値に対してそれぞれ整流処理を施し、補正信号にステップ的な変化が起こらないように処理する。ここでは、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）により高周波成分をカットすることで信号の整流が行われる。ＬＰＦのカットオフ周波数は、例えば０．５Ｈｚ以下の周波数に設定される。この他、所定期間に亘る移動平均演算によって信号整流を行う手段等を講じてもよい。
補正信号整流部５０３、補正信号整流部５０５の各出力は補正信号選択部５０７に送られる。補正信号選択部５０７には撮影モード５０６の情報が入力され、後述する図６及び７のフローチャートに従った補正信号の選択が行われて出力補正部３１１へ出力される。撮影モード５０６の情報とは、静止画撮影モードであるか、または動画撮影モードであるかを示す情報である。
【００２１】
次に、図６及び７のフローチャートを参照して、本実施形態における防振制御の全体的な動作について説明する。本処理は装置の主電源投入により開始し、所定のサンプリング周期（インターバル）で実行される。
まず、図６のＳ６０１でカメラＣＰＵ１０６は防振スイッチ（防振ＳＷと記す）の状態を検出する。防振ＳＷは不図示の操作部に設けられ、振れ補正を行う（防振ＳＷがオン状態）か行わない（防振ＳＷがオフ状態）かを、撮影者がカメラに指示する際に用いる操作指示手段である。防振ＳＷがオン状態であればＳ６０２へ進み、オフ状態であれば図７のＳ６２１へ処理を進める。
Ｓ６０２では加速度計１０９ｐの出力及び角速度計１０８ｐの出力の取り込みが行われる。次のＳ６０３でカメラＣＰＵ１０６は、振れ補正が可能な状態であるか否かを判定する。例えば、電源投入時点から加速度計１０９ｐや角速度計１０８ｐの各出力が安定するまでの状態は、振れ補正が可能な状態でないと判定される。また、加速度計１０９ｐや角速度計１０８ｐの各出力が安定した後では、振れ補正が可能な状態と判定される。電源供給直後の検出値が不安定な状態では、防振性能が充分でなく、この状態で振れ補正が行われないようにするために、Ｓ６０３の判定処理が設けられている。なお、加速度検出信号や角速度検出信号が安定した否かについては、電源投入時点からの経過時間及び検出信号の変動量等から判断できる。判定の結果、振れ補正が可能であれば、Ｓ６０４に処理を進め、振れ補正が可能な状態でない場合には図７のＳ６２１へ処理を進める。
【００２２】
Ｓ６０４でカメラＣＰＵ１０６は、図３を用いて説明した方法で角度振れ量を算出し、次のＳ６０５で平行振れ量を算出する。Ｓ６０６でズーム及びフォーカス情報３０２が取得された後、Ｓ６０７では、振れ補正係数算出のためのＡＦ評価値３１５が取得される。そしてＳ６０８に進む。
Ｓ６０８は動画撮影状態であるか否かの判定処理であり、動画撮影状態であれば図７のＳ６０９へ進み、そうでない場合、Ｓ６１０に進む。Ｓ６０９では動画撮影用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数がそれぞれ演算されて、Ｓ６１７に進む。各補正係数は、ＡＦ評価値３１５とズーム及びフォーカス情報３０２より演算されるが、その詳細は後述する。図６のＳ６１０ではＳＷ２がオン状態であるか否か、即ち静止画露光を開始させる操作が行われたか否かについて判定される。ＳＷ２がオン状態であれば、図７のＳ６１１に処理を進め、ＳＷ２がオフ状態の場合、図７のＳ６１２に処理を進める。Ｓ６１１では、静止画撮影用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数がそれぞれ演算され、Ｓ６１７に進む。各補正係数は、ＳＷ２がオン状態となった後でＡＦ動作が完了した後のズーム及びフォーカス情報３０２より演算される。
【００２３】
Ｓ６１２はＳＷ１がオン状態であるか否かの判定処理であり、ＳＷ１がオン状態であると判定されると、Ｓ６１３に進み、ＳＷ１がオフ状態の場合にはＳ６１６に処理を進める。Ｓ６１３では、現在のＡＦモードがコンティニュアスＡＦモードであるか否かについて判定され、当該モードであれば、Ｓ６１４に進む。それ以外のモード、例えば、手動でピント調整を行うマニュアルフォーカスモードなどの場合、Ｓ６１５に進む。Ｓ６１４では動画撮影用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数がそれぞれ演算される。各補正係数の演算は、ＡＦ評価値３１５とズーム及びフォーカス情報３０２より演算されるが、演算方法はＳ６０９の場合と同様であり、その詳細は後述する。また、Ｓ６１５では、ズーム及びフォーカス情報３０２に基づいて静止画撮影用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数がそれぞれ演算される。なお、ＡＦモードがコンティニュアスＡＦモードでない場合には、ＳＷ１がオン状態になった後でＡＦ動作が完了した後のズーム及びフォーカス情報３０２を用いて、角度振れ補正係数と平行振れ補正係数の演算が行われる。Ｓ６１６では、ズーム及びフォーカス情報３０２より角度振れ補正係数が演算され、平行振れ補正係数はゼロに設定される。
【００２４】
Ｓ６０９、Ｓ６１１、Ｓ６１４、Ｓ６１５、Ｓ６１６の各ステップの処理後、Ｓ６１７に進み、これまでに求めた角度振れ補正係数から、カメラＣＰＵ１０６は式（５）の右辺第１項の計算式により角度振れ補正量を演算する。撮影倍率βが動画撮影用の撮影倍率βｃ１に設定された場合の角度振れ補正量を「角度振れ補正量１」とし、撮影倍率βが静止画撮影用の撮影倍率β２に設定された場合の角度振れ補正量を「角度振れ補正量２」とする。この場合、各補正量は下式から算出される。
【数５】
なお、防振制御に用いる撮影倍率βｃ１の算出方法については後述する。
次のＳ６１８では、これまでに求めた平行振れ補正係数から式（５）の右辺第２項の計算式により平行振れ補正量が演算される。撮影倍率βが動画撮影用の撮影倍率βｃ１に設定された場合の平行振れ補正量を「平行振れ補正量１」とし、撮影倍率βが静止画撮影用の撮影倍率β２に設定された場合の平行振れ補正量を「平行振れ補正量２」とする。この場合、各補正量は下式から算出される。
【数６】
なお、Ｌ１、Ｌ２は各撮影条件での回転半径をそれぞれ示す。
Ｓ６１９で振れ補正量の合成が行われ、角度振れ補正量と平行振れ補正量が加算される。Ｓ６２０では振れ補正量に基づいて振れ補正部１１０が駆動される。一方、図６のＳ６０１やＳ６０３から図７のＳ６２１に進んだ場合、振れ補正部１１０の駆動を停止させる制御が行われる。Ｓ６２０、Ｓ６２１の処理が終わると、振れ補正のサブルーチンが終了し、次回のサンプリング時点まで待機した後、再び処理が開始する。
【００２５】
次に角度振れ補正係数と平行振れ補正係数の演算方法について説明する。
角度振れ補正係数算出部３１３は式（５）の右辺第１項のとおり、焦点距離ｆと撮影倍率βより、角度振れの補正係数「（１＋β）×ｆ」を算出する。また、平行振れ補正係数算出部３１４は式（５）の右辺第２項のとおり、撮影倍率βと回転半径Ｌより、補正係数「β×Ｌ」を算出する。これらの補正係数と角度振れ量から角度振れ補正量と平行振れ補正量が算出される。図６のＳ６１１及び６１５にて、静止画撮影用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数は、ＳＷ２がオン状態となった後でＡＦ動作が完了後のズーム及びフォーカス情報３０２を用いてそれぞれ演算される。また、Ｓ６１６にて角度振れ補正係数はズーム及びフォーカス情報３０２を用いて演算され、平行振れ補正係数は０に設定される。これに対して、Ｓ６０９やＳ６１４では、動画撮影用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数が、以下のように演算される。
平行振れ補正係数算出部３１４は防振制御用撮影倍率βｃを出力する。また角度振れ補正係数算出部３１３は、防振制御用撮影倍率βｃに１を加算した後に、ズーム及びフォーカス情報３０２より求められる焦点距離ｆを乗算した値（（１＋βｃ）×ｆ）を出力する。ズーム及びフォーカス情報３０２から求まる撮影倍率βをもとに防振制御用撮影倍率βｃを算出する理由は以下の通りである。
【００２６】
動画撮影では、撮影者が所望の被写体を追ってフレーミングしながら撮影することや、被写体が動くことで被写体の距離が変化してしまうことがあり、また、撮影中に被写体を変更しながら撮影することもある。このため、撮影倍率は刻々と変化し続けることになる。このときコントラストＡＦ動作でカメラがＡＦ評価値のピーク値を探している段階で、ズームやフォーカスの状態から得られる撮影倍率の情報に従ってそのままに防振制御を行った場合には問題が生じ得る。特に、ローコントラストの被写体の撮影や暗い場所での撮影では、ＡＦ動作が遅くなる虞があり、またＡＦ精度の信頼性が低くなる虞がある。このとき、撮影倍率が大きくなる方向にフォーカスレンズを駆動させている場合（至近側への移動）に平行振れ補正量が過大になると、振れ補正の防振効果に影響を及ぼす虞がある。また、過剰な制御が原因で補正レンズが直ぐに制御端に到達し、防振制御性能を低下させてしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、撮影倍率βに以下の処理を施して防振制御用撮影倍率βｃを算出する。
【００２７】
図８（Ａ）は防振制御用撮影倍率βｃを算出する演算部の構成例を示すブロック図である。
ズーム及びフォーカス情報３０２はズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置の情報を含み、撮影倍率算出部７０１に入力される。撮影倍率算出部７０１は撮影倍率βを算出し、制御用撮影倍率演算部７０２に送り、該演算部は防振制御に使用する撮影倍率βｃを算出する。
撮影倍率算出部７０１の出力値は可変ゲイン部７１０に出力され、可変ゲイン（以下、ゲイン係数をＫ１と記す）が乗算される。可変ゲイン部７１０にて使用するゲインテーブルをグラフ化した図が図８（Ｂ）である。
図８（Ｂ）は横軸にＡＦ評価値をとり、縦軸にゲイン係数Ｋ１をとって両者の関係を例示したグラフである。ＡＦ評価値が小さく、ＡＦの信頼性が低い点ＰではＫ１値が１未満であり、ＡＦ評価値が大きく、ＡＦの信頼性が高い点ＱではＫ１値が１である。線分ＰＱは正勾配で右上がりとされる。つまり、ＡＦ評価値３１５に応じてＫ１値が設定され、ＡＦ評価値が小さく、ＡＦの信頼性が低くなるにつれてＫ１値が小さくなる。Ｋ１値は点Ｐで最小値を示し、ＡＦ評価値がそれ以上小さくなっても一定値を示す。また、ＡＦ評価値が大きく、ＡＦの信頼性が高くなるにつれてＫ１値が大きくなり、１に近づいていく。Ｋ１値は点Ｑで１になり、ＡＦ評価値がそれ以上大きくなっても１のままである。なお、本例では線分ＰＱで示す特性を例示するが、これに限らず曲線または折れ線などで示す特性による設定も可能である。
可変ゲイン部７１０の出力値はＸ１として条件比較器７０４に送られるとともに、減算器７０３に正入力として送られる。減算器７０３の負入力には、条件比較器７０４の出力値が遅延器７０７を介して供給される。遅延器７０７の出力は、条件比較器７０４の出力に対して１周期前のサンプリングデータであり、減算器７０３は可変ゲイン部７１０の出力値から、１周期前のサンプリングデータを減算する。減算器７０３の出力を「ｄｉｆｆ」と記すと、これは条件比較器７０４に入力される。条件比較器７０４はｄｉｆｆが予め設定されている所定値（Ｘと記す）よりも小さいか否かを判定する。条件比較器７０４は、ｄｉｆｆが所定値Ｘ未満の場合、可変ゲイン部７１０の出力値である撮影倍率Ｘ１を選択してＬＰＦ（低域通過フィルタ）７０８に出力する。
【００２８】
減算器７０３の出力するｄｉｆｆは乗算器７０５に送られ、予め設定されているゲイン係数（Ｋ２と記す）が乗算される。ここでＫ２の値は１未満の値（例えば０．１）に設定されており、ｄｉｆｆが正符号であり、かつ、値が大きい場合、撮影倍率の急激な変化が起こらないように設定されている。加算器７０６は、乗算器７０５の出力と、遅延器７０７を経た１周期前のサンプリングデータを加算し、加算結果をＸ２として条件比較器７０４に送る。条件比較器７０４は、ｄｉｆｆが所定値Ｘ以上である場合、Ｘ２を選択してＬＰＦ７０８に出力する。
判定基準となる所定値Ｘが正値に設定されているので、ｄｉｆｆが負値であれば、条件比較器７０４にて撮影倍率算出部７０１の出力値であるＸ１が常に選択されることになる。よって、条件比較器７０４の出力値は、値が小さくなる方向へは遅れなく遷移していくが、ｄｉｆｆが正値であって、増加方向の変化量が大きい場合には急激な変化が抑制されることになる。
ＬＰＦ７０８は、条件比較器７０４の出力値を受けて高周波成分をカットし、防振制御用撮影倍率βｃを敏感度調整部３０３や出力補正部３１１へ出力する。このＬＰＦ７０８も防振制御用撮影倍率の急激な変化を抑制する作用をもつ。
上記方法によれば、ＡＦ評価値に応じて撮影倍率に乗算するゲイン係数Ｋ１を変更することで、ＡＦの信頼性が低いときは、防振制御用撮影倍率βｃが実撮影倍率βよりも小さくなる。また、ＡＦの信頼性が高いときは、防振制御用撮影倍率βｃと実撮影倍率βとがほぼ同じになるように制御が行われる。これにより、ＡＦ動作によるフォーカス駆動中の防振制御において、被写体にピントが合っていない状態やＡＦ確定前の動作中において、平行振れ補正の防振過補正を防止できる。したがって動画撮影中などのＡＦ動作中も角度振れに加えて、平行振れの防振制御が実現できる。
【００２９】
次に図９を用いて、本実施形態の効果について説明する。
図９（Ａ）及び（Ｂ）は、ＡＦ動作時におけるフォーカスレンズの移動とＡＦ評価値の変化との関係を例示する。図９（Ａ）は、横軸に時間をとり、縦軸にＡＦ評価値を示したグラフである。また、図９（Ｂ）は横軸に時間をとり、縦軸にフォーカスレンズの位置を示したグラフである。
図９（Ａ）のグラフにおいて、Ｃに示す時点ではＡＦ評価値がそのピーク値を超えた後、減少に転じるので、ピーク位置（合焦位置）の存在を確認することができる。図９（Ｂ）に示すように、レンズはＡＦ評価値のピーク位置へと移動した後、山登り駆動動作を終了して微小駆動動作に移行する。一方、ＡＦ評価値のピークが無く、単調に減少している場合には、フォーカスレンズの駆動方向が合焦方向でないと判定できるので、レンズの駆動方向が反転されて山登り駆動動作が続行される。
図９（Ｃ）は防振制御用ＡＦ評価値の時間的変化を例示する。本例ではＡＦ評価値に基づいてその信頼性が高いか低いかを複数の閾値と比較することで判定し、信頼性レベルを段階的に設定しているので、当該レベルの時間的変化は階段状となる。この信頼性レベルに応じて、図８を用いて説明したように可変ゲイン部７１０のＫ１値が変更される。図９（Ｄ）は撮影倍率の時間的変化を例示する。実線で示すグラフ線９０１は実撮影倍率β、つまり図８の撮影倍率算出部７０１の出力変化を示し、破線で示すグラフ線は防振制御用撮影倍率βｃ、つまり図８の制御用撮影倍率演算部７０２の出力変化を示す。図８で説明した方法で演算された防振制御用撮影倍率βｃは、ＡＦの信頼性が高い場合、撮影倍率βに近づくように変化し、ＡＦの信頼性が低い場合には、撮影倍率βより小さくなるように変化する。
【００３０】
なお、静止画撮影モードでユーザがレリーズボタン１０５を操作してＳＷ２がオン状態になると静止画撮影用の防振が行われる。この場合、図６のＳ６１１及び６１５にて角度振れ補正量演算と平行振れ補正量演算に用いる撮影倍率には、静止画撮影直前の撮影倍率βが用いられる。これは、動画撮影用に演算された防振制御用撮影倍率βcには実際のレンズの撮影倍率に対して遅れが生じ、また過剰な制御を防ぐために撮影倍率が小さく設定されるためである。しかし、静止画撮影においては、ＡＦ動作の完了後に撮影が行われるため、撮影倍率にはズーム及びフォーカス情報３０２から得られる撮影倍率をそのまま用いた方がよい。すなわち、ＳＷ２がオン状態になった直後の撮影直前におけるＡＦ動作完了後の撮影倍率βを角度振れ補正量及び平行振れ補正量の算出に用いることで、静止画撮影にとって最適な防振を行うことができる。
第１実施形態によれば、ＡＦ動作中に生じる像倍率の急激な変化に伴う防振制御性能の低下を軽減しつつ、動画撮影などでのＡＦ動作中でも角度振れに加えて平行振れについての防振制御が可能となる。
【００３１】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下では第１実施形態との相違点を説明し、第１実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることにより、それらの詳細な説明を省略する。なお、このような説明の省略の仕方は後述の第３実施形態でも同様とする。
図１０（Ａ）は第２実施形態に係る防振制御装置の角度振れ補正係数算出部３１３と平行振れ補正係数算出部３１４内における防振制御用撮影倍率の演算部を例示するブロック図である。
第２実施形態では、以下の点で第１実施形態と異なる。
まず、被写体距離算出部１００１は、ズーム及びフォーカス情報３０２を取得して撮像装置から被写体までの距離（被写体距離）を算出する。後段の制御用被写体距離演算部１００２は防振制御に使用する被写体距離（防振制御用被写体距離）を演算する。制御用被写体距離演算部１００２の内部演算の構成は、図８に示す制御用撮影倍率演算部７０２とほぼ同様であるが、可変ゲイン部１００３と減算器１００４が異なる。
可変ゲイン部１００３では、図８の可変ゲイン部７１０と異なり、図１０（Ｂ）に例示するゲインテーブルに従い、ＡＦ評価値に応じてゲイン係数Ｋ１が設定される。
図１０（Ｂ）は横軸にＡＦ評価値をとり、縦軸にゲイン係数Ｋ１をとって両者の関係を例示したグラフである。ＡＦ評価値が小さく、ＡＦの信頼性が低い点ＰではＫ１値が１より大きい。またＡＦ評価値が大きく、ＡＦの信頼性が高い点ＱではＫ１値が１である。線分ＰＱは負勾配で右下がりとされる。つまり、ＡＦ評価値が小さく、ＡＦの信頼性が低くなるにつれてＫ１値が大きくなり、逆にＡＦ評価値が大きく、ＡＦの信頼性が高くなるにつれてＫ１値が１に近づくように設定されている。
また減算器１００４と図８の減算器７０３とで正負の入力が逆になっている。すなわち、可変ゲイン部１００３の出力値が減算器１００４の負入力とされ、遅延器７０７の出力値が減算器１００４の正入力とされる。これは、被写体距離が小さくなる方向においては急激な変化を抑制し、被写体距離が大きくなる方向においては、変化を抑制しないように、防振制御用被写体距離を演算する必要があることによる。
【００３２】
制御用被写体距離演算部１００２で算出した防振制御用被写体距離は、撮影倍率算出部７０１に出力され、被写体距離とズーム位置情報に基づいて防振制御用撮影倍率βcが算出される。また、防振制御に用いる焦点距離情報も同様に演算され、防振制御用被写体距離とズーム位置情報により演算されることになる。
第２実施形態によれば、ＡＦ評価値に応じて被写体距離に乗算するゲイン係数Ｋ１が可変設定される。つまり、ＡＦの信頼性が低いときには、防振制御用撮影倍率βcが実撮影倍率βよりも小さくなるように制御される。また、ＡＦの信頼性が高いときには、防振制御用撮影倍率βcが実撮影倍率βに近づくように制御される。これにより、ＡＦ動作によるフォーカス駆動中の防振制御において、被写体にピントが合っていない状態や、ＡＦ確定前のＡＦ動作中において、平行振れ補正の防振過補正を防止できる。したがって、動画撮影中などのＡＦ動作中でも角度振れに加えて平行振れについての防振制御が可能となる。
図１１は、ズームポジションが固定されている場合に、被写体距離に対する撮影倍率の変化を示す。横軸に被写体距離をとって、縦軸に撮影倍率を示しており、カメラから被写体までの距離が短くなるにつれて撮影倍率は急激に大きくなる。第２実施形態では被写体距離の急激な変化を抑制する制御が行われるので、第１実施形態で説明した防振制御用撮影倍率βcの演算に比べて、撮影倍率の急激な変化を抑制する効果が得られる。
【００３３】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態を説明する。
図１２は、第３実施形態に係る防振制御装置にて防振制御用撮影倍率の算出処理を説明するブロック図である。図１３は、揺れ状態判定部１２０１により演算された揺れ状態量の時間的変化を例示する図である。
防振制御装置の振れ補正部１１０が振れ補正のために駆動できる範囲には制限がある。このため、振れ補正部１１０の可動範囲内で振れ補正制御を行えば、高い振れ補正効果が得られるが、可動範囲を超えてしまうと急激に振れ補正効果が低下してしまう。これは、振れ補正部１１０の制御端（可動範囲の端部）に達することで、これよりも外側へは駆動できなくなってしまうからである。特に歩行時の撮影においては、体の揺れによる振動が撮像装置に伝達するため、角度揺れの振幅が大きくなる。
加えて本発明における防振制御装置は、従来までの角度振れ補正に加えて平行振れ補正を行う。よって、平行振れ補正量が大きくなると、防振のためにより大きな可動範囲を必要とするので、可動範囲が不足してしまう。また、揺れが大きく、かつ、ＡＦ動作でＡＦ評価値のピーク値を探す際、撮影倍率が大きくなる方向にフォーカスレンズを駆動させている場合（至近側への移動）に振れ補正量が過大となり、振れ補正の防振効果に好ましくない影響を及ぼす可能性がある。
【００３４】
そこで、第３実施形態では、角速度計から演算される揺れ状態量と、ＡＦ信頼性の変化の頻度により求められるＡＦ評価値の変化度合量とを用いて補正係数を算出し、振れ補正部１１０の補正量を算出する。
図１２を用いて、揺れ状態判定部１２０１、ゲインテーブル１２０２及び可変ゲイン部１２０３の動作について説明する。
揺れ状態量演算を行う揺れ状態判定部１２０１は、角速度計１０８ｐからの角速度検出信号に基づき、揺れ状態量を求めて出力する。揺れ状態量とは、撮像装置がどのような揺れ状態にあるかを示す量である。そして、ゲインテーブル１２０２は、この揺れ状態量と、ＡＦ評価値の変化度合量に応じて可変ゲイン部１２０３に出力するゲイン（Ｋ３参照）の制御信号を生成する。
ここで、揺れ状態判定部１２０１の内部で行われる演算について説明する。まず、絶対値演算部１２０１ａは、角速度計１０８ｐからの角速度検出信号の絶対値を演算する。次に、この絶対値信号は低域通過フィルタ（ローパスフィルタ：ＬＰＦ）１２０１ｂに通され、角速度の絶対値の信号周波数成分のうち、設定されたカットオフ周波数を超える高周波成分が除去される。つまり、カットオフ周波数以下の低周波成分の信号が揺れ状態量を表す。
【００３５】
図１３（Ａ）は角速度計１０８ｐから出力された角速度検出信号の時間的変化を例示する。図１３（Ｂ）は絶対値演算部１２０１ａの出力信号の時間的変化を例示する。図１３（Ｃ）はＬＰＦ１２０１ｂを通して出力された揺れ状態量の時間的変化を例示する。期間ΔＴｉｍｅ１の間、角速度検出信号の振幅量は小さい。これは、例えば撮像装置の振れが起こらないように撮影者が意識して手持ち撮影しているときのように、手振れの小さい状態である。期間ΔＴｉｍｅ２の間、角速度検出信号の振幅量は大きく、これは歩行時の撮影など、手振れが非常に大きい状態である。期間ΔＴｉｍｅ３では、角速度検出信号の振幅が、期間ΔＴｉｍｅ１での状態と期間ΔＴｉｍｅ２での状態との間、つまり、角速度検出信号の振幅量が中程度の状態である。期間ΔＴｉｍｅ４では角速度検出信号の振幅量が大きいが、これは撮影者が撮像装置の構図を変える場合など、意図的に撮像装置を移動させたときの状態である。
揺れ状態判定部１２０１は、図１３（Ｃ）に示すような揺れ状態量を検出し、歩行時の撮影などのように、揺れが大きい撮影状態であるか否かについて判定する。なお、図１３（Ｃ）に示すＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ１からＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ４は、揺れ状態量のレベルについて複数の閾値を例示する。
図１３（Ｄ）は、ＡＦ信頼性について時間的変化を例示する。なお、合焦度の変化頻度量については、不図示のＡＦ信号処理部により、被写体に対する撮像光学系の合焦度を示す情報に基づき、合焦度変化頻度量演算によって算出される。つまり、本例ではＡＦ評価値の変化度合量を、合焦度の変化頻度量として使用する。
期間ΔＴｉｍｅＤ１では、ＡＦ信頼性に係る変化の割合が少ないため、ＡＦ評価値の変化度合量が小さいと判定される。また、期間ΔＴｉｍｅＤ３では、ＡＦ信頼性に係る変化の割合が比較的に多いため、ＡＦ評価値の変化度合量が大きいと判定される。期間ΔＴｉｍｅＤ２では、ＡＦ信頼性に係る変化の割合が期間ΔＴｉｍｅＤ３程ではないが、比較的頻繁に変化しているので、ＡＦ評価値の変化度合量がやや大きいと判定される。ＡＦ評価値の変化度合量については、所定時間内におけるＡＦ評価値の変化率の回数をカウントする処理が行われ、カウント値が所定の閾値以上であるか否かを判定することで算出され、この場合、所定時間毎に判定される。
【００３６】
上記のように算出された揺れ状態量と、ＡＦ信頼性の高低に関する変化度合量からゲインテーブル１２０２の参照データを用いて、可変ゲイン部１２０３のゲインＫ３の値が決定される。可変ゲイン部１２０３にて使用するゲインテーブルをグラフ化した図を、図１２（Ｂ）に示す。なお、前段の可変ゲイン部７１０については、第１実施形態の場合と同様である（図８（Ｂ）参照）。
図１２（Ｂ）は、横軸にＡＦ評価値の変化度合量をとり、縦軸にゲイン係数Ｋ３をとって両者の関係を例示したグラフである。また、ゲインテーブル１２０２では、ＡＦ評価値の変化度合量に加えて、揺れ状態量も参照され、本例では、４段階の揺れ状態量の大きさに応じて異なるグラフ線１２０４から１２０７を示す。図１３（Ｃ）に示すＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ１からＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ４と各グラフ線との対応関係は以下の通りである。
揺れ状態量のレベル ゲインテーブル
ＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ１ グラフ線１２０４
ＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ２ グラフ線１２０５
ＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ３ グラフ線１２０６
ＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ４ グラフ線１２０７
例えば、揺れ状態量が図１３（Ｃ）に示すＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ４の場合、グラフ線１２０７で示すテーブルが参照される。ＡＦ評価値が小さく、ＡＦ評価値の変化度合量が小さい範囲ではＫ３値が１に近く、ＡＦ評価値の変化度合量が大きい範囲ではＫ３値が１よりも小さい。中間領域での特性を示す線分は正勾配である。ＡＦ評価値の変化度合量が小さい範囲にてグラフ線１２０７の示す定数値（定線分参照）は、グラフ線１２０６の場合よりも小さい。つまり、当該範囲でのＫ３値の大小関係は、「グラフ線１２０７＜グラフ線１２０６＜グラフ線１２０５＜グラフ線１２０４」の関係を満たす。なお、ＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ１以下の場合には、グラフ線１２０４に示すテーブルが参照され、ＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ４以上の場合には、グラフ線１２０７に示すテーブルが参照される。またＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ１より大きくＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ４より小さい場合に、線形補間値が使用される。例えば、揺れ状態量の大きさがＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ２とＳｈａｋｅＬｅｖｅｌ３の間である場合、グラフ線１２０５と１２０６のデータを用いた線形補間によってＫ３値が算出される。
【００３７】
こうして揺れ状態量と、ＡＦ評価値の変化度合量を用いてゲイン係数の値が設定され、防振制御用撮影倍率が求まり、振れ補正量が算出される。なお、本実施形態では揺れ状態量とＡＦ評価値の変化度合量に基づいてゲイン係数を算出したが、何れか一方だけを用いてもよい。
第３実施形態では、揺れが大きい状態であって、かつＡＦ評価値の変化度合量が大きい状態、即ち、ＡＦ結果が安定しない状態では、ゲイン係数値を小さくすることで振れ補正量を小さくすることができる。これにより、振れ補正の制御量を弱める制御が行われる。したがって、歩行時の撮影などのように、角度揺れの振幅が大きく、かつＡＦ動作が頻繁に発生したりＡＦ処理にてピーク値を探している場合に、振れ補正部１１０が制御端に到達しないように防ぎ、防振制御性能の低下を防止できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０１ カメラ
１０６ カメラＣＰＵ
１０７ 撮像素子
１０８ｙ，１０８ｐ 角速度計
１０９ｙ，１０９ｐ 加速度計
１１０ 振れ補正部
１１２ 駆動部
３１３ 角度振れ補正係数算出部
３１４ 平行振れ補正係数算出部
７０１ 撮影倍率算出部
７１０ 可変ゲイン部
１００１ 被写体距離算出部
１００３ 可変ゲイン部
１２０１ 揺れ状態判定部
１２０２ ゲインテーブル
１２０３ 可変ゲイン部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振れ補正手段と、
撮像光学系の光軸に対して直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる平行振れを含む装置の振れ量を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出信号、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報、並びに前記撮像光学系の合焦度を示す情報を取得して補正係数を算出し、前記振れ補正手段の補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量に従って前記振れ補正手段を駆動する駆動手段を備え、
前記補正量算出手段は、前記合焦度が高い場合の前記補正係数に比べて、前記合焦度が低い場合の前記補正係数を小さくすることを特徴とする防振制御装置。
【請求項２】
振れ補正手段と、
撮像光学系の光軸に対して直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる平行振れを含む装置の振れ量を検出する検出手段と、
前記装置の振れ量から揺れ状態量を演算する揺れ状態量演算手段と、
前記撮像光学系の合焦度を示す情報を取得して合焦度の変化頻度量を演算する合焦度変化頻度量演算手段と、
前記検出手段による検出信号、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報、前記合焦度、並びに合焦度の変化頻度量を取得して補正係数を算出し、前記振れ補正手段の補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量に従って前記振れ補正手段を駆動する駆動手段を備え、
前記補正量算出手段は、前記合焦度の変化頻度量が小さい場合の前記補正係数に比べて、前記合焦度の変化頻度量が大きい場合の前記補正係数を小さくし、
または、前記揺れ状態量が小さい場合の前記補正係数に比べて、前記揺れ状態量が大きい場合の前記補正係数を小さくすることを特徴とする防振制御装置。
【請求項３】
前記撮像光学系の光軸に対して直交する軸を中心とする装置の回転に伴って生じる角度振れを検出する第１の検出手段と、
前記平行振れを検出する第２の検出手段と、
前記角度振れに対する補正係数を算出する第１の補正係数算出手段と、
前記平行振れに対する補正係数を算出する第２の補正係数算出手段を備え、
前記補正量算出手段は、前記第１及び第２の検出手段による検出信号及び前記補正係数を用いて算出した前記角度振れ及び前記平行振れの補正量を合成して前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項１または２に記載の防振制御装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の補正係数算出手段は、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報を取得して防振制御用の像倍率を演算する際、前記合焦度が低くなるにつれて前記像倍率に乗算するゲイン係数を小さくすることで前記補正係数を変更することを特徴とする請求項３に記載の防振制御装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の補正係数算出手段は、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報を取得して被写体までの距離を演算する際、前記合焦度が低くなるにつれて被写体までの距離に乗算するゲイン係数を大きくすることで前記補正係数を変更することを特徴とする請求項３に記載の防振制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１項に記載の防振制御装置と、
前記撮像光学系を備えることを特徴とする光学機器。
【請求項７】
前記撮像光学系による被写体の光像を電気信号に変換する撮像素子と、
請求項１ないし５の何れか１項に記載の防振制御装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の補正係数算出手段は、
動画撮影の場合、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報、並びに前記撮像光学系の合焦度を示す情報を取得して前記補正係数を算出し、
静止画撮影の場合、前記合焦度を示す情報を参照することなく前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報から防振制御用の像倍率を演算して前記補正係数を算出することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
振れ補正手段を駆動することによって像ブレを補正する防振制御方法であって、
撮像光学系の光軸に対して直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる平行振れを含む装置の振れ量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップでの検出信号、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報、並びに前記撮像光学系の合焦度を示す情報から補正係数を算出して前記振れ補正手段の補正量を算出する補正量算出ステップと、
前記補正量に従って前記振れ補正手段を駆動する駆動ステップを有し、
前記補正量算出ステップでは、前記合焦度が高い場合の前記補正係数に比べて、前記合焦度が低い場合の前記補正係数を小さくすることを特徴とする防振制御方法。
【請求項１０】
振れ補正手段を駆動することによって像ブレを補正する防振制御方法であって、
撮像光学系の光軸に対して直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる平行振れを含む装置の振れ量を検出する検出ステップと、
前記装置の振れ量から揺れ状態量を演算する揺れ状態量演算ステップと、
前記撮像光学系の合焦度を示す情報を取得して合焦度の変化頻度量を演算する合焦度変化頻度量演算ステップと、
前記検出ステップでの検出信号、前記揺れ状態量、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報、前記合焦度、並びに前記合焦度の変化頻度量を取得して補正係数を算出し、前記振れ補正手段の補正量を算出する補正量算出ステップと、
前記補正量に従って前記振れ補正手段を駆動する駆動ステップを有し、
前記補正量算出ステップでは、前記合焦度の変化頻度量が小さい場合の前記補正係数に比べて、前記合焦度の変化頻度量が大きい場合の前記補正係数を小さくし、または前記揺れ状態量が小さい場合の前記補正係数に比べて、前記揺れ状態量が大きい場合の前記補正係数を小さくすることを特徴とする防振制御方法。
【請求項１】
振れ補正手段と、
撮像光学系の光軸に対して直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる平行振れを含む装置の振れ量を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出信号、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報、並びに前記撮像光学系の合焦度を示す情報を取得して補正係数を算出し、前記振れ補正手段の補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量に従って前記振れ補正手段を駆動する駆動手段を備え、
前記補正量算出手段は、前記合焦度が高い場合の前記補正係数に比べて、前記合焦度が低い場合の前記補正係数を小さくすることを特徴とする防振制御装置。
【請求項２】
振れ補正手段と、
撮像光学系の光軸に対して直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる平行振れを含む装置の振れ量を検出する検出手段と、
前記装置の振れ量から揺れ状態量を演算する揺れ状態量演算手段と、
前記撮像光学系の合焦度を示す情報を取得して合焦度の変化頻度量を演算する合焦度変化頻度量演算手段と、
前記検出手段による検出信号、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報、前記合焦度、並びに合焦度の変化頻度量を取得して補正係数を算出し、前記振れ補正手段の補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量に従って前記振れ補正手段を駆動する駆動手段を備え、
前記補正量算出手段は、前記合焦度の変化頻度量が小さい場合の前記補正係数に比べて、前記合焦度の変化頻度量が大きい場合の前記補正係数を小さくし、
または、前記揺れ状態量が小さい場合の前記補正係数に比べて、前記揺れ状態量が大きい場合の前記補正係数を小さくすることを特徴とする防振制御装置。
【請求項３】
前記撮像光学系の光軸に対して直交する軸を中心とする装置の回転に伴って生じる角度振れを検出する第１の検出手段と、
前記平行振れを検出する第２の検出手段と、
前記角度振れに対する補正係数を算出する第１の補正係数算出手段と、
前記平行振れに対する補正係数を算出する第２の補正係数算出手段を備え、
前記補正量算出手段は、前記第１及び第２の検出手段による検出信号及び前記補正係数を用いて算出した前記角度振れ及び前記平行振れの補正量を合成して前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項１または２に記載の防振制御装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の補正係数算出手段は、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報を取得して防振制御用の像倍率を演算する際、前記合焦度が低くなるにつれて前記像倍率に乗算するゲイン係数を小さくすることで前記補正係数を変更することを特徴とする請求項３に記載の防振制御装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の補正係数算出手段は、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報を取得して被写体までの距離を演算する際、前記合焦度が低くなるにつれて被写体までの距離に乗算するゲイン係数を大きくすることで前記補正係数を変更することを特徴とする請求項３に記載の防振制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１項に記載の防振制御装置と、
前記撮像光学系を備えることを特徴とする光学機器。
【請求項７】
前記撮像光学系による被写体の光像を電気信号に変換する撮像素子と、
請求項１ないし５の何れか１項に記載の防振制御装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の補正係数算出手段は、
動画撮影の場合、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報、並びに前記撮像光学系の合焦度を示す情報を取得して前記補正係数を算出し、
静止画撮影の場合、前記合焦度を示す情報を参照することなく前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報から防振制御用の像倍率を演算して前記補正係数を算出することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
振れ補正手段を駆動することによって像ブレを補正する防振制御方法であって、
撮像光学系の光軸に対して直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる平行振れを含む装置の振れ量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップでの検出信号、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報、並びに前記撮像光学系の合焦度を示す情報から補正係数を算出して前記振れ補正手段の補正量を算出する補正量算出ステップと、
前記補正量に従って前記振れ補正手段を駆動する駆動ステップを有し、
前記補正量算出ステップでは、前記合焦度が高い場合の前記補正係数に比べて、前記合焦度が低い場合の前記補正係数を小さくすることを特徴とする防振制御方法。
【請求項１０】
振れ補正手段を駆動することによって像ブレを補正する防振制御方法であって、
撮像光学系の光軸に対して直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる平行振れを含む装置の振れ量を検出する検出ステップと、
前記装置の振れ量から揺れ状態量を演算する揺れ状態量演算ステップと、
前記撮像光学系の合焦度を示す情報を取得して合焦度の変化頻度量を演算する合焦度変化頻度量演算ステップと、
前記検出ステップでの検出信号、前記揺れ状態量、前記撮像光学系のズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置の情報、前記合焦度、並びに前記合焦度の変化頻度量を取得して補正係数を算出し、前記振れ補正手段の補正量を算出する補正量算出ステップと、
前記補正量に従って前記振れ補正手段を駆動する駆動ステップを有し、
前記補正量算出ステップでは、前記合焦度の変化頻度量が小さい場合の前記補正係数に比べて、前記合焦度の変化頻度量が大きい場合の前記補正係数を小さくし、または前記揺れ状態量が小さい場合の前記補正係数に比べて、前記揺れ状態量が大きい場合の前記補正係数を小さくすることを特徴とする防振制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１５６３８（Ｐ２０１３−１５６３８Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７５２７（Ｐ２０１１−１４７５２７）
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]