防振制御装置、撮像装置、及び防振制御方法
【課題】小型で機動性が高く、装置の姿勢変化を伴う撮影条件であっても、平行振れに対して高精度な画像ブレ補正を行える防振制御装置及び撮像装置を提供すること。
【解決手段】撮像装置に設けた平行振れ補正量算出部は、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平行振れから像ブレの補正量を算出する。推定器９０５は、振れ補正機構の被駆動部と固定部との相対変位を状態変数とし、振れ補正機構への駆動推力を入力変数として、振動モデルに基づくオブザーバ手段（推定器９０５）により平行振れを推定する。装置のパンニング状態または姿勢変化が生じたと判定された場合、オブザーバ手段のためのパラメータが変更され、オブザーバ手段の演算結果が小さくなる。
【解決手段】撮像装置に設けた平行振れ補正量算出部は、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平行振れから像ブレの補正量を算出する。推定器９０５は、振れ補正機構の被駆動部と固定部との相対変位を状態変数とし、振れ補正機構への駆動推力を入力変数として、振動モデルに基づくオブザーバ手段（推定器９０５）により平行振れを推定する。装置のパンニング状態または姿勢変化が生じたと判定された場合、オブザーバ手段のためのパラメータが変更され、オブザーバ手段の演算結果が小さくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手振れ等による画像ブレを補正して画像劣化を防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
手振れ等による画像ブレを防ぐために、振れ補正部、駆動部及び振動検出部等を用いた防振制御装置を備えたカメラが製品化されており、撮影者の撮影ミスを誘発する要因は減ってきている。
ここで、防振制御装置について簡単に説明する。撮影動作中に手振れが起きても像ブレの無い撮影を行えるように、手振れ等によるカメラ振動を検出し、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）や撮像素子の移動制御が行われる。その際、振動を正確に検出して振れによる光軸変化を補正する必要がある。振動検出では、原理的には加速度、角加速度、角速度、角変位等の検出結果を振動検出部が演算処理する。その演算処理結果に基づいて振れ補正部を制御して補正レンズまたは撮像素子を移動させることにより、画像ブレが抑制される。
角速度計で角度振れを検知し、補正レンズや撮像素子を駆動して像ブレを低減させる装置は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を伴う。つまり、カメラの光軸に対して直交する面内で水平方向または垂直方向に加わる、いわゆる平行振れがあり、こ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する必要がある。また、１ｍ程度の距離に位置する被写体の撮影でも、撮像光学系の焦点距離が非常に大きい条件下（例えば、４００ｍｍ）では平行振れを検出して補正する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、加速度計で検出した加速度の２階積分から平行振れを求め、別に設けた角速度計の出力と共に振れ補正部を駆動する技術が開示されている。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等の環境変化の影響を受け易い。このため、２階積分によりそれらの不安定要因はさらに拡大され、平行振れの高精度な補正が難しい。
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、上記のような加速度計の不安定要因による精度低下を軽減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
従来技術では、平行振れ補正において以下の課題がある。
平行振れ補正を行うための検出手段に加速度計を用いる方法では、カメラの大型化、高コスト化を招くおそれがある。また、加速度計の取り付け位置はレンズ主点位置が望ましいが、レンズ主点位置の近辺に加速度計を設置することが難しいという問題もある。
また、前記特許文献２では、振れ検出手段として加速度計の代わりに、撮像手段の出力から振れを検出する手段が開示されている。撮像手段の出力から振れを検出する場合、撮影動作直前までに画像ブレと角度振れとの関係により補正係数を演算し、撮影動作において角度振れに補正をかける方法がある。この場合、撮影動作中しか平行振れ補正を行えないという問題がある。また電子式の画像切り出しによる防振制御では、動画撮影にて画像ブレと角度振れとの関係により補正係数を演算し、角度振れに補正係数をかけることで平行振れ量を算出する。平行振れ量に応じて撮像素子に取り込まれた画像の切り取り位置を変えていくことが可能であるが、画像の一部を切り取ることにより画角が狭くなってしまう等の問題がある。
【０００６】
また前記特許文献２には、振れ検出手段として加速度計の代わりに、駆動コイルに流れる電流から平行振れの加速度を検出する手段も開示されている。しかし、当該手段においては撮影動作直前まで防振制御を行うことができない。マクロ領域の撮影等で平行振れの影響が大きい場合、詳細な構図の設定や正確なピント合わせが難しい場合があり、動画撮影中は平行振れ補正を行うことができないという問題もある。また、コイル電流値による加速度推定は、振れ補正機構の特性を考慮していないため、正確な加速度の推定が難しく、推定した加速度を振れ補正に使うことは推定精度に問題があった。
そこで本発明の目的は、小型で機動性が高く、装置の姿勢変化を伴う撮影条件であっても、平行振れに対して高精度な画像ブレ補正を行える防振制御装置及び撮像装置を提供することである。
【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、振れ補正手段を駆動することによって像ブレを補正する防振制御装置であって、前記振れ補正手段の位置を検出する位置検出手段と、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から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と、前記装置のパンニング状態、または装置の姿勢変化を少なくとも判定する姿勢判定手段とを有する。前記補正量算出手段は、前記振れ補正手段を構成する被駆動部への駆動指示信号および前記被駆動部の位置検出信号を入力として、前記振れ補正手段の振動モデルから構成されるオブザーバ手段を有し、前記オブザーバ手段は、前記姿勢判定手段によって前記パンニング状態または前記装置の姿勢変化が生じたと判定された場合に、前記パンニング状態または前記装置の姿勢変化が生じたと判定されない場合に比べて前記平行振れに係る演算結果が小さくなるようにパラメータを変更する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小型で機動性が高く、装置の姿勢変化を伴う撮影条件であっても、平行振れに対して高精度な補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】撮像装置の振れ方向を示した（Ａ）図と、本発明の第１実施形態に係る防振制御装置を搭載した撮像装置を模式的に示す（Ｂ）図である。
【図２】図３とともに振れ補正機構を説明するために、構成例を示す分解斜視図である。
【図３】光軸方向から見た場合の振れ補正機構を示す図である。
【図４】振れ補正機構のフィードバック制御部の構成例を示すブロック図である。
【図５】振れ補正機構の被駆動部の振動をモデル化して示す（Ａ）図と、１自由度の振動モデルを示す（Ｂ）図である。
【図６】本発明の第１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７】図６の推定器の構成例を示すブロック図である。
【図８】パンニング判定及び平行速度推定を説明する図である。
【図９】撮像装置に加わる振れの回転中心を説明する図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る防振制御装置の動作例を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る防振制御装置の推定器の構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る防振制御装置の推定器の構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１４と併せて本発明の第４実施形態に係る防振制御装置を説明するために推定器の構成例を示すブロック図である。
【図１４】推定平行速度を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の各実施形態に係る撮像装置を添付図面に従って説明する。本発明は、デジタル一眼レフ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、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、携帯電話等の撮影装置に適用できる。
図１（Ａ）は撮像装置１０１の振れ方向を表す図である。防振制御装置は、撮像光学系の光軸１０２と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（以下、角度振れという。矢印１０３ｐ、１０３ｙ参照）に対して振れ補正を行う。防振制御装置はまた、光軸１０２と直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる振れ（以下、平行振れという。矢印１０４ｐ、１０４ｙ参照）に対して振れ補正を行う。なお、図１（Ａ）に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元座標については、Ｚ軸方向が光軸方向に設定されており、これに直交する２軸がＸ軸とＹ軸である。Ｘ軸回り方向がピッチ方向（矢印１０３ｐ参照）であり、Ｙ軸回り方向がヨー方向（矢印１０３ｙ参照）である。矢印１０４ｙで示す平行振れの方向はＸ軸に平行であり、矢印１０４ｐで示す平行振れの方向はＹ軸に平行である。
【００１１】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を説明する。
図１（Ｂ）は、第１実施形態に係る防振制御装置を具備した撮像装置１０１を模式的に示す平面図である。図１（Ｂ）には撮像装置１０１の撮像部の構成と、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１０６で実行される像ブレ補正処理の機能ブロックを示す。
撮像光学系の光軸１０２上には、振れ補正部１１１の補正レンズと撮像素子１０７が位置する。角速度計１０８は、角度振れを検出する角速度検出手段であり、角速度検出信号は２つの補正量算出部に出力される。角度振れ補正量算出部１０６Ａは角度振れに対して像ブレの補正量を算出する第１の補正量算出手段である。また、平行振れ補正量算出部１０６Ｂは、平行振れに対して像ブレの補正量を算出する第２の補正量算出手段である。これらの補正量算出部の出力は加算後に駆動部１１０に送出される。駆動部１１０は、振れ補正部１１１の補正レンズを駆動し、角度振れと平行振れの両方を加味した振れ補正を行う。
【００１２】
従来の装置では、図１（Ａ）に矢印１０４ｐ、１０４ｙで示す平行振れを検出するために加速度検出センサ等の物理センサが設けられ、その検出信号が平行振れ補正量算出部１０６Ｂに送られる。これに対して本実施形態では、平行振れ検出のために加速度計等は不要である。つまり、駆動部１１０から平行振れ補正量算出部１０６Ｂに出力される信号を用いて、平行振れの検出が行われる。なお、その詳細については後述する。
図１（Ｂ）に示す例では、算出された補正量に基づいて振れ補正部１１１の補正レンズを光軸に垂直な面内で移動させる、いわゆる光学防振が採用される。像ブレ補正方法には補正レンズを用いた光学防振に限らず、撮像素子を光軸に垂直な面内で移動させることで振れ防振を行う方法がある。また、撮像素子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による方法があり、複数の防振方法を組み合わせて像ブレ補正を行うこともできる。
【００１３】
次に、図２の分解斜視図を参照して、振れ補正部１１１の構成例を説明する。
振れ補正部１１１のベース４０１は、シャッタ機構、ＮＤフィルタ機構も併せて保持している。ベース４０１にはフォロワピン４０２が一体的に設けられ、また不図示の可動フォロワピンを備える。ベース４０１の径方向の外側にある不図示のカム筒には３本のカム溝が形成されており、フォロワピン４０２が嵌合してカム溝に沿って光軸方向に進退するが、その詳細は省略する。
補正レンズ群４０６はシフトレンズホルダ４１６に不図示のカシメ爪によって一体的に保持されている。レンズカバー４０３は、補正レンズ群４０６を通過する光束を制限する開口部を有し、側面部に設けた３箇所の腕部４０４にはそれぞれに開口４０５が形成されている。シフトレンズホルダ４１６の側面には、３箇所に設けた突起４１５が形成されており、これらは開口４０５とそれぞれ嵌合することにより、レンズカバー４０３がシフトレンズホルダ４１６と一体に保持される。シフトレンズホルダ４１６には、電磁機構を構成するマグネット４１２、４１３が保持されている。
シフトレンズホルダ４１６は、３つのボール４０７を介してベース４０１に圧接されている。つまり、各ボール１０はシフトレンズホルダ４１６に対する可動支持部材である。それらの転動により、シフトレンズホルダ４１６は光軸に垂直な面内で、ベース４０１に対して自由に移動可能に支持される。本構成によれば、ガイドバーを用いた方式に比べて、より微小な振幅で、より高周波数の振動を実現できるという効果が得られるので、高画素化の進むデジタルカメラにおいて良好な像ブレ補正が実現可能になる。
【００１４】
スラストスプリング４１４は、シフトレンズホルダ４１６をベース４０１に近づく方向に付勢する付勢手段である。スラストスプリング４１４は引っ張りスプリングであり、一端がシフトレンズホルダ４１６の引っ掛け爪に係合し、他端はベース４０１に形成した不図示の引っ掛け爪に係合している。また、ラジアルスプリング４１７、４１８はシフトレンズホルダ４１６の回転を防ぐ為に設けられた付勢手段であり、シフトレンズホルダ４１６やベース４０１に形成した不図示の引っ掛け爪にそれぞれ係合している。
コイル４０８、４０９は、樹脂製のボビン４１０、４１１にそれぞれ保持されている。該ボビンの先端に金属製のピンが一体的に構成されており、各コイルの端部が接続されている。この金属ピンにフレキシブル基板（以下、ＦＰＣと略記する）４２４の導通パターンを半田付けすることで、回路部から各コイルに電力が供給される。コイル４０８、４０９に電力を供給するためＦＰＣ４２４には、ランド４２５にて前記した金属製のピンを介してコイル４０８、４０９が電気的に接続されている。位置検出手段にはホール素子４２２、４２３が使用され、マグネット４１２、４１３にそれぞれ近接して配置され、マグネットの移動に伴う磁界の変化を検出する。磁気検出信号に基づいてシフトレンズホルダ４１６の移動量が算出可能である。ホール素子４２２、４２３もまたＦＰＣ４２４に実装されて電力が供給される。
ＦＰＣ４２６は、シャッタ及びＮＤフィルタ駆動部に電力を供給するための配線部材であり、ＦＰＣ４２４と併せてＦＰＣホルダ４２０に固定される。ＦＰＣホルダ４２０には円柱状の突起４２１が設けられており、これにＦＰＣ４２４、４２６の穴が圧入されることでそれらの位置決めが行われた上で固定される。
【００１５】
図３は振れ補正部１１１を被写体側から見た正面図である。
凹部４２８は、補正レンズの近傍にそれぞれ位置する３つのボール４０７の位置、つまり三角形の頂点に配置された受け部である。ベース４０１に形成した、３つの凹部４２８にはそれぞれ１つずつボール４０７が受け入れられ、各ボールはシフトレンズホルダ４１６と点接触で圧接する。本構成により、摩擦が小さく、補正レンズを高精度で目標位置に追従させる制御が可能となり、平行振れの推定精度を高めることができる。
【００１６】
次に、補正レンズの制御方法について説明する。
図４は、駆動部１１０の演算処理を説明するブロック図である。
補正レンズ群４０６の目標位置は減算部６０１に入力される。減算部６０１は、この目標位置から、位置検出信号の示す現在位置を減算して偏差を算出する。位置検出信号は、ホール素子等の位置検出素子の出力値をＡＤ変換でデジタル信号にしたものである。ここでホール素子等の出力値には観測ノイズ（ζ参照）が含まれており、これは加算部６０５に加わる。観測ノイズとは、センサ自身がもつノイズや、外部からの電気的な誘導ノイズ等の影響を受けたノイズ成分であり、ホール素子の出力には実際の補正レンズの位置に観測ノイズの成分が加わることになる。
減算部６０１が算出した偏差は、フィードバック制御コントローラ６０２（図４のＣ（ｓ）参照）に出力され、該コントローラは、この偏差をゼロに近づけるように、即ちセンサによる検出位置が目標位置に追従するよう制御を行う。しかし、フィードバック制御コントローラ６０２の出力には、加算部６０３でシステムノイズ成分（ｄ参照）が加わった後で、プラント６０４（図４のＰ（ｓ）参照）である振れ補正機構へ出力され、これに駆動推力を与えることになる。システムノイズは主に、撮像装置の姿勢変化による重力加速度の影響や、手振れ等によって生じる振動加速度の影響による力外乱である。振れ補正機構を構成する補正レンズは、目標位置とフィードバック制御コントローラ６０２の特性、プラント６０４の特性に従い、さらにはシステムノイズや観測ノイズの影響を受けつつ駆動される。
【００１７】
次に、振れ補正機構及びその駆動手段を用いた平行振れの検出方法について説明する。
まず、振れ補正機構については、互いに直交する２軸について、図５（Ａ）に示すようにプラントのモデル化を行う。直交するＡ軸とＢ軸は、可動レンズ（補正レンズ）の駆動軸をそれぞれ表している。振れ補正機構の被駆動部７０１は、慣性質量ｍをもち、駆動部により各軸に沿ってそれぞれ駆動される。第１駆動部に係るばね定数をｋａ、減衰係数をｃａ、推力をｆａで表し、第２駆動部に係るばね定数をｋｂ、減衰係数をｃｂ、推力をｆｂで表す。
図５（Ｂ）は、前記２軸のうち、１軸分の振動モデルを例示する。つまり、補正レンズを含む振れ補正機構の被駆動部について、その振動を１自由度でモデル化した模式図である。振れ補正機構の被駆動部７０１に対して、固定部８０１は当該被駆動部を支持する部分（カメラ本体部）を示す。本モデルにて、補正レンズを含む被駆動部７０１の絶対変位をｚｂと記し、固定部８０１の絶対変位をｚｗと記す。また、駆動部のばね定数をｋ、減衰係数をｃ、振れ補正機構のコイルに電力を供給することにより生じる推力をｆと記す。被駆動部７０１（質量ｍ）についてのモデル系の運動方程式は、ニュートンの記法で下式（１）のようになる。
【数１】
振れ補正機構の被駆動部７０１と固定部８０１との相対変位については、位置検出素子（図２のホール素子４２２、４２３参照）により検出可能である。そこで、被駆動部７０１と固定部８０１との相対変位を可観測出力とするため、両者の相対変位をｚ０として下式（２）で定義する。
【数２】
状態変数を以下のように定義する。
【数３】
そして、ｙ＝ｚ０、ｕ＝ｆとし、固定部８０１の絶対速度をｗとする。
【数４】
式（１）と前記の定義式を用いて、状態方程式として下式（３）が得られる（ｔは時間を表す変数である）。
【数５】
上式のν（ｔ）は観測ノイズを表す。これはＧａｕｓｓ性白色ノイズであり、ｗとνの平均値と共分散は既知であり、下式（４）で表されるものとする。
【数６】
式（３）のＡ乃至Ｄ、Ｇは、下式（５）のように表される。
【数７】
よって、振れ補正機構の被駆動部７０１と、固定部８０１との相対変位が測定可能であると考えると、式（３）よりオブザーバは、下式（６）に示すように構成される。
【数８】
Ｌはオブザーバゲインであり、下式（７）で示されるＲｉｃｃａｔｉ方程式を解くことにより予め求められるカルマンフィルタゲインである。
【数９】
この正定対称な解Ｐより、Ｌは下式（８）のように決定される。
【数１０】
このオブザーバ手段を用いると、状態変数である振れ補正機構の被駆動部７０１の絶対速度（ｚｂの１階微分）と、被駆動部７０１と固定部８０１との相対変位ｚ０が推定可能である。推定された相対変位ｚ０を１階微分し、被駆動部７０１の絶対速度から減算することで、固定部８０１、つまりカメラ本体部の絶対速度（ｚｗの１階微分）が検出可能となる。なお、推定された相対変位ｚ０の１階微分が、被駆動部７０１の絶対速度に対して非常に小さい値となる場合には、これをカメラ本体部の絶対速度として平行振れ補正にそのまま用いてもよい。この場合、dｚ０ が小さいためdｚbをdｚwとみなせるので、前記の減算は不要である。
【００１８】
図６は防振制御装置の構成例を示すブロック図である。以下の説明では、撮像装置の鉛直方向（ピッチ方向：図１（Ａ）の矢印１０３ｐ、１０４ｐ参照）に生じる振れについての構成のみを示す。同様の構成は撮像装置の水平方向（ヨー方向：図１（Ａ）の矢印１０３ｙ、１０４ｙ参照）に生じる振れについても設けられているが、両者は方向の違いを除いて基本的に同じであるため、一方だけを説明する。
まず、角度振れの補正について説明する。
角速度計１０８からの角速度検出信号はＣＰＵ１０６に入力され、ＨＰＦ積分フィルタ９０１で処理される。角速度検出信号はＨＰＦ積分フィルタ９０１を構成するＨＰＦ（ハイパスフィルタ）でＤＣ（直流）成分をカットされた後で積分されることにより、角度信号に変換される。手振れの周波数帯域は約１乃至１０Ｈｚである。そのため、ＨＰＦ特性は、手振れの周波数帯域から十分離れた、例えば０．１Ｈｚ以下の周波数成分をカットする特性になっている。
ＨＰＦ積分フィルタ９０１の出力は敏感度調整部９０３に入力される。敏感度調整部９０３は、ズーム及びフォーカスの位置情報９０２と、それらにより求まる撮影倍率に基づいてＨＰＦ積分フィルタ９０１の出力を増幅し、角度振れの補正目標値を算出する。これは、撮影レンズのフォーカス調節やズーム動作等により光学情報が変化する場合、振れ補正部１１１の振れ補正ストロークに対する撮像面での振れ補正敏感度が変化することを補正するためである。求まった角度振れの補正目標値は加算部９１２を介して駆動部１１０に出力され、振れ補正部１１１が駆動されて補正レンズの移動制御により画像ブレが補正される。
【００１９】
次に、平行振れ補正について説明する。
本実施形態では上述したように、カルマンフィルタを用いたオブザーバにより、平行速度（ｚｗの１階微分）が検出される。式（１）ないし（８）で説明した通り、振れ補正部１１１の被駆動部７０１と固定部８０１との相対変位を状態変数とし、駆動推力を入力変数として被駆動部７０１の絶対速度や、被駆動部７０１と固定部８０１との相対変位が推定される。推定器９０５は、駆動部１１０からの駆動指示信号、ホール素子の出力と共に、角速度計１０８の出力が入力され、平行速度を演算する。
【００２０】
図７は、図６の推定器９０５の構成例を示す制御ブロック図である。
ホール素子（図２の４２２、４２３参照）が出力する相対変位の情報と、駆動部１１０から振れ補正部１１１への駆動指示信号の示す推力の情報は、カルマンフィルタ１００１に入力される。ここで駆動推力については、以下の方法で算出される。図４のフィードバック制御コントローラ６０２が指示した指令電流を推力に変換するために、推力変換部１００２は電流値に所定の係数を乗じて駆動推力を算出する。推力変換部１００２の出力は温度補正用の可変ゲイン部１００３に入力される。可変ゲイン部１００３には、振れ補正部１１１の近くに設けた不図示の温度センサからの温度検出信号（鏡筒温度信号）が入力される。鏡筒温度に応じた温度変化係数が予めメモリに記憶されており、温度変化に応じてゲイン（Ｋ）が可変制御される。よって鏡筒温度が変化することによる、振れ補正部１１１のコイル出力特性の温度変化を加味して平行速度を推定することができる。可変ゲイン部１００３の出力する駆動推力の情報と、ホール素子の出力する相対変位の情報は、カルマンフィルタ１００１に入力される。カルマンフィルタ１００１は、上述したように、振れ補正部１１１の被駆動部７０１の絶対速度、及び、被駆動部７０１と固定部８０１との相対変位を推定する。推定された相対変位は微分器１００４にて１階微分されて相対速度となり、加算部１００５にて、推定された被駆動部７０１の絶対速度と加算される。こうして平行振れの推定速度（以下、推定平行速度という）が算出される。なお、加算部１００５で行われる演算は実際には減算であるが、説明上、特に明示の必要がない場合、負値の加算（減算）も含めて同様の演算とみなすことにする。カルマンフィルタ１００１にはカルマンゲイン決定部１００７で演算された推定パラメータであるカルマンゲインが入力される。
角速度計１０８の出力はパンニング及び姿勢判定部１００６に入力され、パンニング及び姿勢変化の判定結果、つまり姿勢変化量と閾値との比較結果がカルマンゲイン決定部１００７に入力される。これにより、パンニング及び姿勢判定部１００６の判定結果に応じてカルマンゲインが設定され、推定平行速度が変化する。
以下、パンニング及び姿勢判定部１００６でのパンニング判定結果から平行速度を推定するまでの処理について、図８を用いて説明する。
【００２１】
図８（Ａ）は角速度計１０８の出力１１０１の時間的変化を示す。図８（Ｂ）は推定平行速度１１０２、１１０３の時間的変化を示す。推定平行速度１１０２は、カルマンゲイン決定部１００７によってカルマンゲインを変更しない場合にカルマンフィルタ１００１より推定される平行速度である。推定平行速度１１０３は、カルマンゲイン決定部１００７によってカルマンゲインが変更された場合にカルマンフィルタ１００１より推定される平行速度である。図８の期間ＴＡ及びＴＤは、ユーザがパンニングを行っていない通常の手持ち状態での期間である。この場合、姿勢変化量が閾値未満であるため、パンニング及び姿勢判定部１００６は「パンニング非動作」を示す判定信号を出力する。また、期間ＴＢはパンニング動作中の期間であり、パンニング及び姿勢判定部１００６は「パンニング動作中」を示す判定信号を出力する。期間ＴＣは、パンニング動作が終了する直前及び直後付近の期間であり、パンニング及び姿勢判定部１００６は「パンニング動作終了中」を示す判定信号を出力する。
【００２２】
パンニング及び姿勢判定部１００６は、検出した角速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続した場合、パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定する。後者の姿勢変化には、パンニング動作終了時点の前後における姿勢変化も含まれるものとする。または、検出した角速度の１階微分である角加速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続した場合、パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定してもよい。あるいは検出した角速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続し、かつ角加速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続したことをもって、パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定してもよい。
期間ＴＢやＴＣでは、演算結果である推定平行速度が小さくなるようなカルマンゲインが予め求められている。特に期間ＴＣとＴＤにおいて平行速度の誤推定を防止することが目的である。期間ＴＡやＴＤのパンニング非動作中は、通常の手振れの大きさに合わせたカルマンゲインが設定される。
装置の姿勢変化に伴う重力加速度の変化やパンニング動作時の外乱加速度によって平行速度が非常に大きくなる条件下においては、ゲイン変更により、推定平行速度を意図的に小さくする制御が行われる。これにより、パンニング動作や姿勢変化中、及びその直前や直後で平行振れ補正に係る防振の過補正を防ぐことができる。
【００２３】
図６に戻って、平行振れの補正方法を説明する。
角速度計１０８の出力はＣＰＵ１０６に入力され、ＨＰＦ積分フィルタ９０９で処理される。ＨＰＦ積分フィルタ９０９を構成するＨＰＦは角速度検出信号のＤＣ成分をカットした後、この信号が積分されて角度信号に変換される。ＨＰＦ積分フィルタ９０９の出力は利得調整部９１０に入力される。利得調整部９１０は利得調整フィルタを備えており、ＨＰＦ積分フィルタ９０９の処理と併せて、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する。利得調整部９１０の出力は、後述する出力補正部９１１により補正され、平行振れの補正目標値とされて加算部９１２で合成され、前述した角度振れの補正目標値と加算される。
また、上記処理と並行して、角速度計１０８の出力はＨＰＦ位相調整部９０４に入力される。ＨＰＦ位相調整部９０４を構成するＨＰＦは角速度検出信号のＤＣ成分をカットし、その後に信号の位相調整が行われる。ＨＰＦ位相調整部９０４の出力は角速度ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）部９０６で所定帯域の周波数成分のみ抽出される。
推定器９０５の出力（推定平行速度）は平行速度ＢＰＦ部９０７に送られて、所定帯域の周波数成分のみ抽出される。角速度ＢＰＦ部９０６及び平行速度ＢＰＦ部９０７の各出力は比較部９０８に入力され、利得調整部９１０の出力を補正する補正量（補正係数）が算出される。比較部９０８が行う補正係数演算については後述する。
出力補正部９１１にはズーム及びフォーカスの位置情報９０２も入力され、当該情報より撮影倍率を演算する。求めた撮影倍率及び比較部９０８からの補正量に基づいて利得調整部９１０の出力が補正されて、平行振れの補正目標値が算出される。平行振れの補正目標値は、加算部９１２で角度振れの補正目標値と加算される。加算結果は駆動部１１０に出力され、これにより、振れ補正部１１１が駆動され、角度振れと平行振れの両者について画像ブレが補正されることになる。
【００２４】
次に、比較部９０８が算出する補正量について説明する。
図９は撮像装置に加わる角度振れ１０３ｐと平行振れ１０４ｐを示し、側面から見た場合の模式図である。撮像装置１０１の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と記す。また角度振れ１０３ｐの大きさをθと記し、回転中心Ｏ（１２０１ｐ参照）を定めた場合の回転半径をＬ（１２０２ｐ参照）と記す。これらの関係は、以下の（９）及び（１０）式で表される。
【数１１】
Ｖは速度を表し、ωは角速度を表す。尚、回転半径Ｌ（１２０２ｐ参照）は、回転中心１２０１ｐから平行振れの検出部（振れ補正部１１１内）までの距離である。
（９）式によれば、推定器９０５が出力した推定平行速度を１階積分して変位Ｙを求め、角速度計１０８ｐの出力を１階積分して角度θを求めて、両者の比の値から回転半径Ｌが求まる。また（１０）式によれば、推定器９０５が出力した推定平行速度を速度Ｖとし、角速度計１０８ｐの出力を角速度ωとして、両者の比の値から回転半径Ｌが求まる。いずれの方法でも回転半径Ｌを求めることができる。
回転半径Ｌの算出では、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を求めて、それらの比からＬ値を算出してもよい。所定時間とは、例えば、角速度ＢＰＦ部９０６及び平行速度ＢＰＦ部９０７のカットオフ周波数が５Ｈｚの場合、２００ｍｓ程度の時間である。更に、回転半径Ｌの更新については、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。その際には、速度Ｖと角速度ωをそれぞれ時系列的に平均化し、あるいはＬＰＦ（ローパスフィルタ）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できる。
【００２５】
撮像光学系の主点位置における平行振れの変位Ｙと、振れ角度θ、及び撮像光学系の焦点距離ｆと撮影倍率βより、撮像面に生ずるブレ量δは下式（１１）で求められる。
【数１２】
（１１）式の右辺第１項のｆ、βは撮像光学系のズーム及びフォーカスの位置情報９０２と、それらから得られる撮影倍率βや焦点距離ｆより求まり、振れ角度θは角速度計１０８ｐの出力の積分結果より求まる。よって、図６で説明したように角度振れ補正を行うことができる。また、（１１）式の右辺第２項に関しては、推定器９０５が出力した推定平行速度の１階積分と、ズーム及びフォーカスの位置情報９０２から得られる撮影倍率βにより求まる。よって、図６で説明したように平行振れ補正を行うことができる。
しかし、本実施形態においては式（１１）を、以下の式（１２）のように書き直したブレ量δに対して画像ブレ補正を行う。
【数１３】
即ち、平行振れに関しては、推定器９０５が出力した推定平行速度より直接的に求まる平行振れの変位Ｙを用いてはいない。式（９）または式（１０）から求まる回転半径Ｌを算定し、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を乗算して補正値を算出している。図６の比較部９０８が補正係数演算で求めて出力補正部９１１に出力する補正量（β、Ｌ）は、θに対する補正係数である。
【００２６】
次に、図１０を参照して、防振制御の全体的な動作について説明する。図１０に示すフローチャートは、撮像装置の主電源のオン動作で開始し、ＣＰＵ１０６が解釈して実行するプログラムに従って一定のサンプリング周期ごとに実行される。
まず、Ｓ１３０１では、ユーザによって不図示の防振スイッチ（ＳＷ）が操作されたか否かが判定される。防振ＳＷがＯＮ状態であればＳ１３０２へ進み、ＯＦＦ状態であればＳ１３２１へ処理を進める。Ｓ１３０２で、ＣＰＵ１０６は角速度計１０８の検出信号を取り込む。次のＳ１３０３でＣＰＵ１０６は、振れ補正が可能な状態であるか否かを判定し、振れ補正が可能な状態である場合、Ｓ１３０４へ進み、振れ補正が可能な状態でない場合、Ｓ１３２１へ処理を進める。Ｓ１３０３にて、電源供給時点から角速度計１０８の出力が安定するまでの間は振れ補正が可能な状態でないと判定される。角速度計１０８の出力が安定した後で振れ補正が可能な状態であると判定される。これにより、電源供給の直後での出力値が不安定な状態では、防振性能が低下しないように防止できる。
Ｓ１３０４では、図６を用いて説明した方法で角度が算出される。この角度は図６のＨＰＦ積分フィルタ９０１の出力値となる。次のＳ１３０５はパンニング及び姿勢判定部１００６が行うパンニング判定処理であり、パンニング動作中でないと判定された場合、Ｓ１３０７に進み、パンニング動作中であると判定された場合、Ｓ１３０６に進む。Ｓ１３０６では図８で説明したように推定器９０５のパラメータが変更され、Ｓ１３０７へ処理を進める。
【００２７】
Ｓ１３０７で推定器９０５は前述した方法で推定平行速度を算出する。次にＳ１３０８で比較部９０８は動画撮影用の回転半径を演算し、Ｓ１３０９では静止画撮影用の回転半径を演算する。ここで、静止画撮影と動画撮影で用いる回転半径をそれぞれ分けて演算する理由は以下の通りである。まず、動画撮影中にも平行振れ補正を行うと、マクロ領域等のように、平行振れの撮像面に加わるブレ影響が非常に大きくなる場合、補正レンズが可動範囲の端（制御端）に行き着いてしまう。これは、補正可能範囲が限られているため、ブレ量が大きいと補正レンズが制御端に行き易くなってしまうからである。そこで、動画撮影中での平行振れの制御については弱めに設定される。このために動画撮影用の回転半径は静止画撮影用の回転半径よりも小さくなるように、回転半径の上限値の設定を変更すること等により、制限を設けている。
【００２８】
次にＳ１３１０では、Ｓ１３０４にて得られた角度の情報と、ズーム及びフォーカスの位置情報９０２とそれらにより求まる撮影倍率に基づいて角度振れの補正量が演算される。そしてＳ１３１１でＣＰＵ１０６は、現在のモードが動画撮影モードであるか静止画撮影モードであるかを判定し、動画撮影モードの場合、Ｓ１３１２へ処理を進め、静止画撮影モードの場合、Ｓ１３１３へ処理を進める。Ｓ１３１２では動画撮影用の回転半径を用いて動画撮影用の平行振れ補正量が演算される。Ｓ１３１３は、レリーズボタン１０５（図１参照）の操作状態についての判定処理である。レリーズボタン１０５には２段階のスイッチが設けられており、レリーズボタン１０５の半押しで第１スイッチ（以下、ＳＷ１と記す）がオン状態となり、レリーズボタン１０５の全押しで第２スイッチ（以下、ＳＷ２と記す）がオン状態となる。ＣＰＵ１０６はＳＷ２のオン・オフ状態を調べ、ＳＷ２がＯＮ状態であればＳ１３１４に処理を進め、ＳＷ２がＯＦＦ状態であればＳ１３１５に処理を進める。
Ｓ１３１４では静止画撮影用の回転半径を用いて、静止画撮影用の平行振れ補正量が演算される。Ｓ１３１５でＣＰＵ１０６はＳＷ１の状態を調べ、ＳＷ１がＯＮ状態であればＳ１３１６に処理を進め、ＳＷ１がＯＦＦ状態であればＳ１３１８に処理を進める。Ｓ１３１６でＣＰＵ１０６は、ＡＦ（オートフォーカス）動作が完了しているか否かを判定する。ＡＦ動作が完了している場合、Ｓ１３１７に処理を進め、ＡＦ動作が完了していない場合、Ｓ１３１８に処理を進める。
【００２９】
Ｓ１３１７にて動画撮影用の回転半径を用いて動画撮影用の平行振れ補正量が演算される。またＳ１３１８では、平行振れ補正量にゼロが設定される。Ｓ１３１２、Ｓ１３１４、Ｓ１３１７、Ｓ１３１８の後、Ｓ１３１９では加算部９１２（図６参照）が角度振れ補正量と平行振れ補正量を加算する。Ｓ１３２０で駆動部１１０は、算出された振れ補正量に基づいて振れ補正部１１１に駆動信号を出力し、補正レンズが駆動される。一方、Ｓ１３２１では補正レンズの駆動が停止される。Ｓ１３２０、Ｓ１３２１の後、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の間、待ち処理となる。
上記説明したとおり、振れ補正機構の被駆動部と固定部との相対変位を状態変数とし、振れ補正機構への駆動推力を入力変数として、オブザーバ手段を用いて、平行速度を算出し、平行振れ補正を行うことができる。撮影者が被写体を追ってフレーミングしながらタイミングに応じて撮影動作を行い、あるいは手振れにより生じる画角ブレを撮影者が調整しながら撮影動作を行ったりする場合等が想定される。この場合、撮影者が意図しない手振れに関する平行振れの影響もあれば、撮影者が意図してカメラを振らすことによる平行振れの影響も大きくなる。角度振れの補正に係る回転半径を用いた平行振れ補正を行う場合には、パンニング動作中の回転半径は非常に大きな値となり、パンニング動作直後の撮影における回転半径の推定を誤る可能性がある。つまり、パンニングや姿勢変化の動作直後での撮影中に平行振れ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してしまう。そこで本実施形態では、パンニング及び姿勢判定結果に応じて、予め設定しておいたカルマンゲインを変更することにより、パンニング動作中や姿勢変化中に平行速度が過大に推定されないように防止できる。また、パンニング動作中は撮影者が意図的に撮像装置の姿勢を一定方向に変化させて振らすことにより、平行振れが大きくなっている。この場合、平行振れ補正を行う必要はないため、パンニング動作中の平行振れ補正量が小さくなるように推定平行速度を意図的に小さくする制御が行われる。
【００３０】
第１実施形態によれば、パンニング及び姿勢変化中やその直後において平行振れの過補正による防振性能の低下を防ぐことで、平行振れ補正の防振性能が向上する。
なお、本実施形態では、振れ補正手段としての補正レンズを光軸に垂直な面内で移動させる、いわゆる光学防振を説明した。しかし、光学防振に限らず、以下の構成を用いても構わない。
・撮像素子を光軸に垂直な面内で移動させることで振れ補正を行う構成。
・撮像素子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による構成。
・複数の防振制御を組み合わせて振れ補正を行う構成。
また、平行振れの推定に関しても、各種の構成が可能である。例えば、撮像素子を光軸に垂直な面内で移動させることで防振を行う振れ補正機構を用いた場合において、振れ補正機構の被駆動部と固定部との相対変位を観測できれば、オブザーバによって推定平行速度を算出できる。つまり、振れ補正機構の被駆動部と固定部との相対変位を状態変数とし、振れ補正機構への駆動推力を入力変数としてオブザーバを構成すれば、上記と同様の方法でカメラ本体部の絶対速度が検出可能である。
【００３１】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。
図１１は第２実施形態に係る防振制御装置の推定器９０５の構成例を示すブロック図である。以下では、第１実施形態と相違する部分を主に説明し、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、このことは後述する別の実施形態でも同様とする。
図７と図１１に示す構成の違いは以下の通りである。
（１）カルマンゲイン決定部１００７に代えて、入力ゲイン決定部１４０１と入力可変ゲイン部１４０２及び１４０３が設けられていること。
（２）入力可変ゲイン部１４０２及び１４０３は、ホール素子の出力（相対変位）と駆動指示信号をそれぞれ増幅すること。
【００３２】
第２実施形態では、パンニング及び姿勢判定部１００６の出力が入力ゲイン決定部１４０１に入力される。入力ゲイン決定部１４０１の出力は入力可変ゲイン部１４０２、１４０３にそれぞれ送られる。入力可変ゲイン部１４０２は、入力ゲイン決定部１４０１の出力に従って、ホール素子の出力（相対変位）を増幅してカルマンフィルタ１００１に出力する。また入力可変ゲイン部１４０３は、入力ゲイン決定部１４０１の出力に従って、駆動指示信号を増幅して推力変換部１００２に出力する。
これにより、パンニング及び姿勢判定部１００６でパンニング動作中及び姿勢変化中と判定された場合、カルマンフィルタ１００１の推定平行速度が小さくなる。つまり、パンニング状態や装置の姿勢変化が生じた場合には、パンニング非動作と判定される場合に比べて推定平行速度が小さくなるように入力ゲイン決定部１４０１の出力によって入力可変ゲイン部１４０２または１４０３のゲインが設定される。また、パンニング及び姿勢判定部１００６によってパンニング動作中及び姿勢変化中でないと判定された場合、入力ゲイン決定部１４０１は入力可変ゲイン部１４０２または１４０３を制御し、通常の手振れの大きさに合わせたゲインが設定される。
【００３３】
装置の姿勢変化に伴う重力加速度の影響やパンニング動作による外乱加速度の影響で平行速度が非常に大きくなる条件下では、推定平行速度を意図的に小さくするために入力可変ゲイン部１４０２、１４０３の各ゲインが設定される。
第２実施形態によれば、パンニング及び姿勢変化中やその直後において平行振れ補正の過補正により防振性能が低下しないように防ぐことで、平行振れ補正の防振性能が向上する。
【００３４】
［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の推定器９０５の構成例を示すブロック図である。図７と図１２に示す構成の違いは以下の通りである。
（１）カルマンゲイン決定部１００７に代えて、可変フィルタカットオフ周波数設定部１５０１と可変ＨＰＦ１５０２及び１５０３が設けられていること。
（２）可変ＨＰＦ１５０２及び１５０３は、ホール素子の出力（相対変位）と駆動指示信号にそれぞれＨＰＦ処理を施した信号を出力すること。
第３実施形態では、パンニング及び姿勢判定部１００６の出力が可変フィルタカットオフ周波数設定部（以下、カットオフ設定部という）１５０１に入力される。カットオフ設定部１５０１の出力は可変ＨＰＦ１５０２及び１５０３に入力され、ホール素子の出力（相対変位）と駆動指示信号のそれぞれに対する、ＨＰＦ処理のカットオフ周波数が変更される。これにより、パンニング及び姿勢判定部１００６がパンニング動作中及び姿勢変化中と判定した場合、ＨＰＦのカットオフ周波数が高い周波数に設定される。つまり、カルマンフィルタ１００１の算出する推定平行速度についてのＨＰＦカットオフ周波数以下のゲインが小さくなるように設定される。また、パンニング及び姿勢判定部１００６によってパンニング動作中及び姿勢変化中ではない判定された場合、ＨＰＦのカットオフ周波数が低く設定され、通常の手振れの大きさに合わせたゲイン特性に設定される。
装置の姿勢変化に伴う重力加速度の影響やパンニング動作による外乱加速度の影響で平行速度が非常に大きくなる条件下では、推定平行速度を意図的に小さくするために可変ＨＰＦ１５０２、１５０３のカットオフ周波数が設定される。
第３実施形態によれば、パンニング及び姿勢変化中やその直後において平行振れ補正の過補正による防振性能の低下を防ぐことで、平行振れ補正の防振性能が向上する。
【００３５】
［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態を説明する。
図１３は第４実施形態に係る防振制御装置の推定器９０５の構成例を示すブロック図である。図１２と図１３に示す構成の違いは以下の通りである。
（１）角速度計１０８、パンニング及び姿勢判定部１００６に代えて、１単位前の制御周期（１サンプリング周期）での推定平行速度を算出する算出部１６０１とパンニング及び姿勢判定部１６０２が設けられていること。
（２）パンニング及び姿勢判定部１６０２には、算出部１６０１から、１単位の制御周期だけ前の推定平行速度が入力されること。
第４実施形態は、以下の点で第３実施形態と異なる。
【００３６】
加算部１００５の出力である推定平行速度は、算出部１６０１に入力され、次回の制御周期で演算するための推定平行速度を記憶する。つまり算出部１６０１は１つ前の制御周期における推定平行速度を保持する遅延手段であり、その出力は、パンニング及び姿勢判定部１６０２に送られ、パンニング動作中及び姿勢変化中であるか否かが判定される。判定結果はカットオフ設定部１５０１に入力される。その後の処理は第３実施形態の場合と同様である。
以下、パンニング及び姿勢判定部１６０２でのパンニング判定結果から平行速度を推定するまでの処理について、図１４を用いて説明する。
図１４に示す推定平行速度１７０１は、カットオフ設定部１５０１が可変ＨＰＦ１５０２及び１５０３のカットオフ周波数を変更しない場合にカルマンフィルタ１００１より推定される平行速度である。また、推定平行速度１７０２は、パンニング及び姿勢判定部１６０２の判定結果を受けてカットオフ設定部１５０１が可変ＨＰＦ１５０２及び１５０３のカットオフ周波数を変更した場合にカルマンフィルタ１００１より推定される平行速度である。
図１４の期間ＴＡでは、ユーザがパンニングを行っていない通常の手持ち状態であり、パンニング及び姿勢判定部１６０２は「パンニング非動作」を示す判定信号を出力する。期間ＴＢでは、推定平行速度に基づいてパンニング動作中及び姿勢変化中であると判定される。パンニング及び姿勢判定部１６０２は、推定平行速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続した場合、パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定する。または、推定平行速度の１階微分である推定平行加速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続した場合に、パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定することもできる。あるいは、推定平行速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続し、かつ、推定平行加速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続した場合に、パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定してもよい。
【００３７】
パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定された場合、一定期間中、カットオフ設定部１５０１によって可変ＨＰＦ１５０２、１５０３のカットオフ周波数が通常より高く設定される。図１４の例では期間ＴＡやＴＣに示すパンニング非動作にて、通常の手振れの大きさに合わせて平行速度が推定される。期間ＴＢに示すパンニング動作中には、可変ＨＰＦのフィルタカットオフ周波数が通常よりも高く設定され、推定平行速度が小さくなるように制御される。これは、特に期間ＴＣにおいて平行速度の誤推定を防止することが目的である。
装置の姿勢変化に伴う重力加速度の影響やパンニング動作による外乱加速度の影響で平行速度が非常に大きくなる条件下では、推定平行速度を意図的に小さくするために可変ＨＰＦ１５０２と１５０３のカットオフ周波数が設定される。これにより、パンニング動作中や姿勢変化中に平行振れ補正に係る防振の過補正を防ぐことができる。
また第４実施形態では、パンニング及び姿勢変化の判定結果に従って、可変ＨＰＦ１５０２と１５０３の設定を変更する構成をとっている。しかし、上記の構成は第１実施形態のようにカルマンゲインを変更する場合や、第２実施形態のようにカルマンフィルタの前段で入力可変ゲインを変更する場合にも適用可能できる。この場合、１つ前の制御周期での推定平行速度からパンニング及び姿勢変化の判定を行うことによって、パンニング動作や姿勢変化中の平行振れ補正における防振の過補正を防止できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０１ 撮像装置
１０６Ａ 角度振れ補正量算出部（第１の補正量算出部）
１０６Ｂ 平行振れ補正量算出部（第２の補正量算出部）
１０７ 撮像素子
１０８ 角速度計
１１１ 振れ補正部
９０５ 推定器
１００１ カルマンフィルタ
１００６，１６０２ パンニング及び姿勢判定部
１００７ カルマンゲイン決定部
１４０１ 入力ゲイン決定部
１４０２，１４０３ 入力可変ゲイン部
１５０１ 可変フィルタカットオフ周波数設定部
１５０２，１５０３ 可変ＨＰＦ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手振れ等による画像ブレを補正して画像劣化を防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
手振れ等による画像ブレを防ぐために、振れ補正部、駆動部及び振動検出部等を用いた防振制御装置を備えたカメラが製品化されており、撮影者の撮影ミスを誘発する要因は減ってきている。
ここで、防振制御装置について簡単に説明する。撮影動作中に手振れが起きても像ブレの無い撮影を行えるように、手振れ等によるカメラ振動を検出し、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）や撮像素子の移動制御が行われる。その際、振動を正確に検出して振れによる光軸変化を補正する必要がある。振動検出では、原理的には加速度、角加速度、角速度、角変位等の検出結果を振動検出部が演算処理する。その演算処理結果に基づいて振れ補正部を制御して補正レンズまたは撮像素子を移動させることにより、画像ブレが抑制される。
角速度計で角度振れを検知し、補正レンズや撮像素子を駆動して像ブレを低減させる装置は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を伴う。つまり、カメラの光軸に対して直交する面内で水平方向または垂直方向に加わる、いわゆる平行振れがあり、こ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する必要がある。また、１ｍ程度の距離に位置する被写体の撮影でも、撮像光学系の焦点距離が非常に大きい条件下（例えば、４００ｍｍ）では平行振れを検出して補正する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、加速度計で検出した加速度の２階積分から平行振れを求め、別に設けた角速度計の出力と共に振れ補正部を駆動する技術が開示されている。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等の環境変化の影響を受け易い。このため、２階積分によりそれらの不安定要因はさらに拡大され、平行振れの高精度な補正が難しい。
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、上記のような加速度計の不安定要因による精度低下を軽減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
従来技術では、平行振れ補正において以下の課題がある。
平行振れ補正を行うための検出手段に加速度計を用いる方法では、カメラの大型化、高コスト化を招くおそれがある。また、加速度計の取り付け位置はレンズ主点位置が望ましいが、レンズ主点位置の近辺に加速度計を設置することが難しいという問題もある。
また、前記特許文献２では、振れ検出手段として加速度計の代わりに、撮像手段の出力から振れを検出する手段が開示されている。撮像手段の出力から振れを検出する場合、撮影動作直前までに画像ブレと角度振れとの関係により補正係数を演算し、撮影動作において角度振れに補正をかける方法がある。この場合、撮影動作中しか平行振れ補正を行えないという問題がある。また電子式の画像切り出しによる防振制御では、動画撮影にて画像ブレと角度振れとの関係により補正係数を演算し、角度振れに補正係数をかけることで平行振れ量を算出する。平行振れ量に応じて撮像素子に取り込まれた画像の切り取り位置を変えていくことが可能であるが、画像の一部を切り取ることにより画角が狭くなってしまう等の問題がある。
【０００６】
また前記特許文献２には、振れ検出手段として加速度計の代わりに、駆動コイルに流れる電流から平行振れの加速度を検出する手段も開示されている。しかし、当該手段においては撮影動作直前まで防振制御を行うことができない。マクロ領域の撮影等で平行振れの影響が大きい場合、詳細な構図の設定や正確なピント合わせが難しい場合があり、動画撮影中は平行振れ補正を行うことができないという問題もある。また、コイル電流値による加速度推定は、振れ補正機構の特性を考慮していないため、正確な加速度の推定が難しく、推定した加速度を振れ補正に使うことは推定精度に問題があった。
そこで本発明の目的は、小型で機動性が高く、装置の姿勢変化を伴う撮影条件であっても、平行振れに対して高精度な画像ブレ補正を行える防振制御装置及び撮像装置を提供することである。
【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、振れ補正手段を駆動することによって像ブレを補正する防振制御装置であって、前記振れ補正手段の位置を検出する位置検出手段と、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から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と、前記装置のパンニング状態、または装置の姿勢変化を少なくとも判定する姿勢判定手段とを有する。前記補正量算出手段は、前記振れ補正手段を構成する被駆動部への駆動指示信号および前記被駆動部の位置検出信号を入力として、前記振れ補正手段の振動モデルから構成されるオブザーバ手段を有し、前記オブザーバ手段は、前記姿勢判定手段によって前記パンニング状態または前記装置の姿勢変化が生じたと判定された場合に、前記パンニング状態または前記装置の姿勢変化が生じたと判定されない場合に比べて前記平行振れに係る演算結果が小さくなるようにパラメータを変更する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小型で機動性が高く、装置の姿勢変化を伴う撮影条件であっても、平行振れに対して高精度な補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】撮像装置の振れ方向を示した（Ａ）図と、本発明の第１実施形態に係る防振制御装置を搭載した撮像装置を模式的に示す（Ｂ）図である。
【図２】図３とともに振れ補正機構を説明するために、構成例を示す分解斜視図である。
【図３】光軸方向から見た場合の振れ補正機構を示す図である。
【図４】振れ補正機構のフィードバック制御部の構成例を示すブロック図である。
【図５】振れ補正機構の被駆動部の振動をモデル化して示す（Ａ）図と、１自由度の振動モデルを示す（Ｂ）図である。
【図６】本発明の第１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７】図６の推定器の構成例を示すブロック図である。
【図８】パンニング判定及び平行速度推定を説明する図である。
【図９】撮像装置に加わる振れの回転中心を説明する図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る防振制御装置の動作例を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る防振制御装置の推定器の構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る防振制御装置の推定器の構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１４と併せて本発明の第４実施形態に係る防振制御装置を説明するために推定器の構成例を示すブロック図である。
【図１４】推定平行速度を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の各実施形態に係る撮像装置を添付図面に従って説明する。本発明は、デジタル一眼レフ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、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、携帯電話等の撮影装置に適用できる。
図１（Ａ）は撮像装置１０１の振れ方向を表す図である。防振制御装置は、撮像光学系の光軸１０２と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（以下、角度振れという。矢印１０３ｐ、１０３ｙ参照）に対して振れ補正を行う。防振制御装置はまた、光軸１０２と直交する方向に沿う装置の並進に伴って生じる振れ（以下、平行振れという。矢印１０４ｐ、１０４ｙ参照）に対して振れ補正を行う。なお、図１（Ａ）に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元座標については、Ｚ軸方向が光軸方向に設定されており、これに直交する２軸がＸ軸とＹ軸である。Ｘ軸回り方向がピッチ方向（矢印１０３ｐ参照）であり、Ｙ軸回り方向がヨー方向（矢印１０３ｙ参照）である。矢印１０４ｙで示す平行振れの方向はＸ軸に平行であり、矢印１０４ｐで示す平行振れの方向はＹ軸に平行である。
【００１１】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を説明する。
図１（Ｂ）は、第１実施形態に係る防振制御装置を具備した撮像装置１０１を模式的に示す平面図である。図１（Ｂ）には撮像装置１０１の撮像部の構成と、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１０６で実行される像ブレ補正処理の機能ブロックを示す。
撮像光学系の光軸１０２上には、振れ補正部１１１の補正レンズと撮像素子１０７が位置する。角速度計１０８は、角度振れを検出する角速度検出手段であり、角速度検出信号は２つの補正量算出部に出力される。角度振れ補正量算出部１０６Ａは角度振れに対して像ブレの補正量を算出する第１の補正量算出手段である。また、平行振れ補正量算出部１０６Ｂは、平行振れに対して像ブレの補正量を算出する第２の補正量算出手段である。これらの補正量算出部の出力は加算後に駆動部１１０に送出される。駆動部１１０は、振れ補正部１１１の補正レンズを駆動し、角度振れと平行振れの両方を加味した振れ補正を行う。
【００１２】
従来の装置では、図１（Ａ）に矢印１０４ｐ、１０４ｙで示す平行振れを検出するために加速度検出センサ等の物理センサが設けられ、その検出信号が平行振れ補正量算出部１０６Ｂに送られる。これに対して本実施形態では、平行振れ検出のために加速度計等は不要である。つまり、駆動部１１０から平行振れ補正量算出部１０６Ｂに出力される信号を用いて、平行振れの検出が行われる。なお、その詳細については後述する。
図１（Ｂ）に示す例では、算出された補正量に基づいて振れ補正部１１１の補正レンズを光軸に垂直な面内で移動させる、いわゆる光学防振が採用される。像ブレ補正方法には補正レンズを用いた光学防振に限らず、撮像素子を光軸に垂直な面内で移動させることで振れ防振を行う方法がある。また、撮像素子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による方法があり、複数の防振方法を組み合わせて像ブレ補正を行うこともできる。
【００１３】
次に、図２の分解斜視図を参照して、振れ補正部１１１の構成例を説明する。
振れ補正部１１１のベース４０１は、シャッタ機構、ＮＤフィルタ機構も併せて保持している。ベース４０１にはフォロワピン４０２が一体的に設けられ、また不図示の可動フォロワピンを備える。ベース４０１の径方向の外側にある不図示のカム筒には３本のカム溝が形成されており、フォロワピン４０２が嵌合してカム溝に沿って光軸方向に進退するが、その詳細は省略する。
補正レンズ群４０６はシフトレンズホルダ４１６に不図示のカシメ爪によって一体的に保持されている。レンズカバー４０３は、補正レンズ群４０６を通過する光束を制限する開口部を有し、側面部に設けた３箇所の腕部４０４にはそれぞれに開口４０５が形成されている。シフトレンズホルダ４１６の側面には、３箇所に設けた突起４１５が形成されており、これらは開口４０５とそれぞれ嵌合することにより、レンズカバー４０３がシフトレンズホルダ４１６と一体に保持される。シフトレンズホルダ４１６には、電磁機構を構成するマグネット４１２、４１３が保持されている。
シフトレンズホルダ４１６は、３つのボール４０７を介してベース４０１に圧接されている。つまり、各ボール１０はシフトレンズホルダ４１６に対する可動支持部材である。それらの転動により、シフトレンズホルダ４１６は光軸に垂直な面内で、ベース４０１に対して自由に移動可能に支持される。本構成によれば、ガイドバーを用いた方式に比べて、より微小な振幅で、より高周波数の振動を実現できるという効果が得られるので、高画素化の進むデジタルカメラにおいて良好な像ブレ補正が実現可能になる。
【００１４】
スラストスプリング４１４は、シフトレンズホルダ４１６をベース４０１に近づく方向に付勢する付勢手段である。スラストスプリング４１４は引っ張りスプリングであり、一端がシフトレンズホルダ４１６の引っ掛け爪に係合し、他端はベース４０１に形成した不図示の引っ掛け爪に係合している。また、ラジアルスプリング４１７、４１８はシフトレンズホルダ４１６の回転を防ぐ為に設けられた付勢手段であり、シフトレンズホルダ４１６やベース４０１に形成した不図示の引っ掛け爪にそれぞれ係合している。
コイル４０８、４０９は、樹脂製のボビン４１０、４１１にそれぞれ保持されている。該ボビンの先端に金属製のピンが一体的に構成されており、各コイルの端部が接続されている。この金属ピンにフレキシブル基板（以下、ＦＰＣと略記する）４２４の導通パターンを半田付けすることで、回路部から各コイルに電力が供給される。コイル４０８、４０９に電力を供給するためＦＰＣ４２４には、ランド４２５にて前記した金属製のピンを介してコイル４０８、４０９が電気的に接続されている。位置検出手段にはホール素子４２２、４２３が使用され、マグネット４１２、４１３にそれぞれ近接して配置され、マグネットの移動に伴う磁界の変化を検出する。磁気検出信号に基づいてシフトレンズホルダ４１６の移動量が算出可能である。ホール素子４２２、４２３もまたＦＰＣ４２４に実装されて電力が供給される。
ＦＰＣ４２６は、シャッタ及びＮＤフィルタ駆動部に電力を供給するための配線部材であり、ＦＰＣ４２４と併せてＦＰＣホルダ４２０に固定される。ＦＰＣホルダ４２０には円柱状の突起４２１が設けられており、これにＦＰＣ４２４、４２６の穴が圧入されることでそれらの位置決めが行われた上で固定される。
【００１５】
図３は振れ補正部１１１を被写体側から見た正面図である。
凹部４２８は、補正レンズの近傍にそれぞれ位置する３つのボール４０７の位置、つまり三角形の頂点に配置された受け部である。ベース４０１に形成した、３つの凹部４２８にはそれぞれ１つずつボール４０７が受け入れられ、各ボールはシフトレンズホルダ４１６と点接触で圧接する。本構成により、摩擦が小さく、補正レンズを高精度で目標位置に追従させる制御が可能となり、平行振れの推定精度を高めることができる。
【００１６】
次に、補正レンズの制御方法について説明する。
図４は、駆動部１１０の演算処理を説明するブロック図である。
補正レンズ群４０６の目標位置は減算部６０１に入力される。減算部６０１は、この目標位置から、位置検出信号の示す現在位置を減算して偏差を算出する。位置検出信号は、ホール素子等の位置検出素子の出力値をＡＤ変換でデジタル信号にしたものである。ここでホール素子等の出力値には観測ノイズ（ζ参照）が含まれており、これは加算部６０５に加わる。観測ノイズとは、センサ自身がもつノイズや、外部からの電気的な誘導ノイズ等の影響を受けたノイズ成分であり、ホール素子の出力には実際の補正レンズの位置に観測ノイズの成分が加わることになる。
減算部６０１が算出した偏差は、フィードバック制御コントローラ６０２（図４のＣ（ｓ）参照）に出力され、該コントローラは、この偏差をゼロに近づけるように、即ちセンサによる検出位置が目標位置に追従するよう制御を行う。しかし、フィードバック制御コントローラ６０２の出力には、加算部６０３でシステムノイズ成分（ｄ参照）が加わった後で、プラント６０４（図４のＰ（ｓ）参照）である振れ補正機構へ出力され、これに駆動推力を与えることになる。システムノイズは主に、撮像装置の姿勢変化による重力加速度の影響や、手振れ等によって生じる振動加速度の影響による力外乱である。振れ補正機構を構成する補正レンズは、目標位置とフィードバック制御コントローラ６０２の特性、プラント６０４の特性に従い、さらにはシステムノイズや観測ノイズの影響を受けつつ駆動される。
【００１７】
次に、振れ補正機構及びその駆動手段を用いた平行振れの検出方法について説明する。
まず、振れ補正機構については、互いに直交する２軸について、図５（Ａ）に示すようにプラントのモデル化を行う。直交するＡ軸とＢ軸は、可動レンズ（補正レンズ）の駆動軸をそれぞれ表している。振れ補正機構の被駆動部７０１は、慣性質量ｍをもち、駆動部により各軸に沿ってそれぞれ駆動される。第１駆動部に係るばね定数をｋａ、減衰係数をｃａ、推力をｆａで表し、第２駆動部に係るばね定数をｋｂ、減衰係数をｃｂ、推力をｆｂで表す。
図５（Ｂ）は、前記２軸のうち、１軸分の振動モデルを例示する。つまり、補正レンズを含む振れ補正機構の被駆動部について、その振動を１自由度でモデル化した模式図である。振れ補正機構の被駆動部７０１に対して、固定部８０１は当該被駆動部を支持する部分（カメラ本体部）を示す。本モデルにて、補正レンズを含む被駆動部７０１の絶対変位をｚｂと記し、固定部８０１の絶対変位をｚｗと記す。また、駆動部のばね定数をｋ、減衰係数をｃ、振れ補正機構のコイルに電力を供給することにより生じる推力をｆと記す。被駆動部７０１（質量ｍ）についてのモデル系の運動方程式は、ニュートンの記法で下式（１）のようになる。
【数１】
振れ補正機構の被駆動部７０１と固定部８０１との相対変位については、位置検出素子（図２のホール素子４２２、４２３参照）により検出可能である。そこで、被駆動部７０１と固定部８０１との相対変位を可観測出力とするため、両者の相対変位をｚ０として下式（２）で定義する。
【数２】
状態変数を以下のように定義する。
【数３】
そして、ｙ＝ｚ０、ｕ＝ｆとし、固定部８０１の絶対速度をｗとする。
【数４】
式（１）と前記の定義式を用いて、状態方程式として下式（３）が得られる（ｔは時間を表す変数である）。
【数５】
上式のν（ｔ）は観測ノイズを表す。これはＧａｕｓｓ性白色ノイズであり、ｗとνの平均値と共分散は既知であり、下式（４）で表されるものとする。
【数６】
式（３）のＡ乃至Ｄ、Ｇは、下式（５）のように表される。
【数７】
よって、振れ補正機構の被駆動部７０１と、固定部８０１との相対変位が測定可能であると考えると、式（３）よりオブザーバは、下式（６）に示すように構成される。
【数８】
Ｌはオブザーバゲインであり、下式（７）で示されるＲｉｃｃａｔｉ方程式を解くことにより予め求められるカルマンフィルタゲインである。
【数９】
この正定対称な解Ｐより、Ｌは下式（８）のように決定される。
【数１０】
このオブザーバ手段を用いると、状態変数である振れ補正機構の被駆動部７０１の絶対速度（ｚｂの１階微分）と、被駆動部７０１と固定部８０１との相対変位ｚ０が推定可能である。推定された相対変位ｚ０を１階微分し、被駆動部７０１の絶対速度から減算することで、固定部８０１、つまりカメラ本体部の絶対速度（ｚｗの１階微分）が検出可能となる。なお、推定された相対変位ｚ０の１階微分が、被駆動部７０１の絶対速度に対して非常に小さい値となる場合には、これをカメラ本体部の絶対速度として平行振れ補正にそのまま用いてもよい。この場合、dｚ０ が小さいためdｚbをdｚwとみなせるので、前記の減算は不要である。
【００１８】
図６は防振制御装置の構成例を示すブロック図である。以下の説明では、撮像装置の鉛直方向（ピッチ方向：図１（Ａ）の矢印１０３ｐ、１０４ｐ参照）に生じる振れについての構成のみを示す。同様の構成は撮像装置の水平方向（ヨー方向：図１（Ａ）の矢印１０３ｙ、１０４ｙ参照）に生じる振れについても設けられているが、両者は方向の違いを除いて基本的に同じであるため、一方だけを説明する。
まず、角度振れの補正について説明する。
角速度計１０８からの角速度検出信号はＣＰＵ１０６に入力され、ＨＰＦ積分フィルタ９０１で処理される。角速度検出信号はＨＰＦ積分フィルタ９０１を構成するＨＰＦ（ハイパスフィルタ）でＤＣ（直流）成分をカットされた後で積分されることにより、角度信号に変換される。手振れの周波数帯域は約１乃至１０Ｈｚである。そのため、ＨＰＦ特性は、手振れの周波数帯域から十分離れた、例えば０．１Ｈｚ以下の周波数成分をカットする特性になっている。
ＨＰＦ積分フィルタ９０１の出力は敏感度調整部９０３に入力される。敏感度調整部９０３は、ズーム及びフォーカスの位置情報９０２と、それらにより求まる撮影倍率に基づいてＨＰＦ積分フィルタ９０１の出力を増幅し、角度振れの補正目標値を算出する。これは、撮影レンズのフォーカス調節やズーム動作等により光学情報が変化する場合、振れ補正部１１１の振れ補正ストロークに対する撮像面での振れ補正敏感度が変化することを補正するためである。求まった角度振れの補正目標値は加算部９１２を介して駆動部１１０に出力され、振れ補正部１１１が駆動されて補正レンズの移動制御により画像ブレが補正される。
【００１９】
次に、平行振れ補正について説明する。
本実施形態では上述したように、カルマンフィルタを用いたオブザーバにより、平行速度（ｚｗの１階微分）が検出される。式（１）ないし（８）で説明した通り、振れ補正部１１１の被駆動部７０１と固定部８０１との相対変位を状態変数とし、駆動推力を入力変数として被駆動部７０１の絶対速度や、被駆動部７０１と固定部８０１との相対変位が推定される。推定器９０５は、駆動部１１０からの駆動指示信号、ホール素子の出力と共に、角速度計１０８の出力が入力され、平行速度を演算する。
【００２０】
図７は、図６の推定器９０５の構成例を示す制御ブロック図である。
ホール素子（図２の４２２、４２３参照）が出力する相対変位の情報と、駆動部１１０から振れ補正部１１１への駆動指示信号の示す推力の情報は、カルマンフィルタ１００１に入力される。ここで駆動推力については、以下の方法で算出される。図４のフィードバック制御コントローラ６０２が指示した指令電流を推力に変換するために、推力変換部１００２は電流値に所定の係数を乗じて駆動推力を算出する。推力変換部１００２の出力は温度補正用の可変ゲイン部１００３に入力される。可変ゲイン部１００３には、振れ補正部１１１の近くに設けた不図示の温度センサからの温度検出信号（鏡筒温度信号）が入力される。鏡筒温度に応じた温度変化係数が予めメモリに記憶されており、温度変化に応じてゲイン（Ｋ）が可変制御される。よって鏡筒温度が変化することによる、振れ補正部１１１のコイル出力特性の温度変化を加味して平行速度を推定することができる。可変ゲイン部１００３の出力する駆動推力の情報と、ホール素子の出力する相対変位の情報は、カルマンフィルタ１００１に入力される。カルマンフィルタ１００１は、上述したように、振れ補正部１１１の被駆動部７０１の絶対速度、及び、被駆動部７０１と固定部８０１との相対変位を推定する。推定された相対変位は微分器１００４にて１階微分されて相対速度となり、加算部１００５にて、推定された被駆動部７０１の絶対速度と加算される。こうして平行振れの推定速度（以下、推定平行速度という）が算出される。なお、加算部１００５で行われる演算は実際には減算であるが、説明上、特に明示の必要がない場合、負値の加算（減算）も含めて同様の演算とみなすことにする。カルマンフィルタ１００１にはカルマンゲイン決定部１００７で演算された推定パラメータであるカルマンゲインが入力される。
角速度計１０８の出力はパンニング及び姿勢判定部１００６に入力され、パンニング及び姿勢変化の判定結果、つまり姿勢変化量と閾値との比較結果がカルマンゲイン決定部１００７に入力される。これにより、パンニング及び姿勢判定部１００６の判定結果に応じてカルマンゲインが設定され、推定平行速度が変化する。
以下、パンニング及び姿勢判定部１００６でのパンニング判定結果から平行速度を推定するまでの処理について、図８を用いて説明する。
【００２１】
図８（Ａ）は角速度計１０８の出力１１０１の時間的変化を示す。図８（Ｂ）は推定平行速度１１０２、１１０３の時間的変化を示す。推定平行速度１１０２は、カルマンゲイン決定部１００７によってカルマンゲインを変更しない場合にカルマンフィルタ１００１より推定される平行速度である。推定平行速度１１０３は、カルマンゲイン決定部１００７によってカルマンゲインが変更された場合にカルマンフィルタ１００１より推定される平行速度である。図８の期間ＴＡ及びＴＤは、ユーザがパンニングを行っていない通常の手持ち状態での期間である。この場合、姿勢変化量が閾値未満であるため、パンニング及び姿勢判定部１００６は「パンニング非動作」を示す判定信号を出力する。また、期間ＴＢはパンニング動作中の期間であり、パンニング及び姿勢判定部１００６は「パンニング動作中」を示す判定信号を出力する。期間ＴＣは、パンニング動作が終了する直前及び直後付近の期間であり、パンニング及び姿勢判定部１００６は「パンニング動作終了中」を示す判定信号を出力する。
【００２２】
パンニング及び姿勢判定部１００６は、検出した角速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続した場合、パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定する。後者の姿勢変化には、パンニング動作終了時点の前後における姿勢変化も含まれるものとする。または、検出した角速度の１階微分である角加速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続した場合、パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定してもよい。あるいは検出した角速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続し、かつ角加速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続したことをもって、パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定してもよい。
期間ＴＢやＴＣでは、演算結果である推定平行速度が小さくなるようなカルマンゲインが予め求められている。特に期間ＴＣとＴＤにおいて平行速度の誤推定を防止することが目的である。期間ＴＡやＴＤのパンニング非動作中は、通常の手振れの大きさに合わせたカルマンゲインが設定される。
装置の姿勢変化に伴う重力加速度の変化やパンニング動作時の外乱加速度によって平行速度が非常に大きくなる条件下においては、ゲイン変更により、推定平行速度を意図的に小さくする制御が行われる。これにより、パンニング動作や姿勢変化中、及びその直前や直後で平行振れ補正に係る防振の過補正を防ぐことができる。
【００２３】
図６に戻って、平行振れの補正方法を説明する。
角速度計１０８の出力はＣＰＵ１０６に入力され、ＨＰＦ積分フィルタ９０９で処理される。ＨＰＦ積分フィルタ９０９を構成するＨＰＦは角速度検出信号のＤＣ成分をカットした後、この信号が積分されて角度信号に変換される。ＨＰＦ積分フィルタ９０９の出力は利得調整部９１０に入力される。利得調整部９１０は利得調整フィルタを備えており、ＨＰＦ積分フィルタ９０９の処理と併せて、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する。利得調整部９１０の出力は、後述する出力補正部９１１により補正され、平行振れの補正目標値とされて加算部９１２で合成され、前述した角度振れの補正目標値と加算される。
また、上記処理と並行して、角速度計１０８の出力はＨＰＦ位相調整部９０４に入力される。ＨＰＦ位相調整部９０４を構成するＨＰＦは角速度検出信号のＤＣ成分をカットし、その後に信号の位相調整が行われる。ＨＰＦ位相調整部９０４の出力は角速度ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）部９０６で所定帯域の周波数成分のみ抽出される。
推定器９０５の出力（推定平行速度）は平行速度ＢＰＦ部９０７に送られて、所定帯域の周波数成分のみ抽出される。角速度ＢＰＦ部９０６及び平行速度ＢＰＦ部９０７の各出力は比較部９０８に入力され、利得調整部９１０の出力を補正する補正量（補正係数）が算出される。比較部９０８が行う補正係数演算については後述する。
出力補正部９１１にはズーム及びフォーカスの位置情報９０２も入力され、当該情報より撮影倍率を演算する。求めた撮影倍率及び比較部９０８からの補正量に基づいて利得調整部９１０の出力が補正されて、平行振れの補正目標値が算出される。平行振れの補正目標値は、加算部９１２で角度振れの補正目標値と加算される。加算結果は駆動部１１０に出力され、これにより、振れ補正部１１１が駆動され、角度振れと平行振れの両者について画像ブレが補正されることになる。
【００２４】
次に、比較部９０８が算出する補正量について説明する。
図９は撮像装置に加わる角度振れ１０３ｐと平行振れ１０４ｐを示し、側面から見た場合の模式図である。撮像装置１０１の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と記す。また角度振れ１０３ｐの大きさをθと記し、回転中心Ｏ（１２０１ｐ参照）を定めた場合の回転半径をＬ（１２０２ｐ参照）と記す。これらの関係は、以下の（９）及び（１０）式で表される。
【数１１】
Ｖは速度を表し、ωは角速度を表す。尚、回転半径Ｌ（１２０２ｐ参照）は、回転中心１２０１ｐから平行振れの検出部（振れ補正部１１１内）までの距離である。
（９）式によれば、推定器９０５が出力した推定平行速度を１階積分して変位Ｙを求め、角速度計１０８ｐの出力を１階積分して角度θを求めて、両者の比の値から回転半径Ｌが求まる。また（１０）式によれば、推定器９０５が出力した推定平行速度を速度Ｖとし、角速度計１０８ｐの出力を角速度ωとして、両者の比の値から回転半径Ｌが求まる。いずれの方法でも回転半径Ｌを求めることができる。
回転半径Ｌの算出では、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を求めて、それらの比からＬ値を算出してもよい。所定時間とは、例えば、角速度ＢＰＦ部９０６及び平行速度ＢＰＦ部９０７のカットオフ周波数が５Ｈｚの場合、２００ｍｓ程度の時間である。更に、回転半径Ｌの更新については、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。その際には、速度Ｖと角速度ωをそれぞれ時系列的に平均化し、あるいはＬＰＦ（ローパスフィルタ）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できる。
【００２５】
撮像光学系の主点位置における平行振れの変位Ｙと、振れ角度θ、及び撮像光学系の焦点距離ｆと撮影倍率βより、撮像面に生ずるブレ量δは下式（１１）で求められる。
【数１２】
（１１）式の右辺第１項のｆ、βは撮像光学系のズーム及びフォーカスの位置情報９０２と、それらから得られる撮影倍率βや焦点距離ｆより求まり、振れ角度θは角速度計１０８ｐの出力の積分結果より求まる。よって、図６で説明したように角度振れ補正を行うことができる。また、（１１）式の右辺第２項に関しては、推定器９０５が出力した推定平行速度の１階積分と、ズーム及びフォーカスの位置情報９０２から得られる撮影倍率βにより求まる。よって、図６で説明したように平行振れ補正を行うことができる。
しかし、本実施形態においては式（１１）を、以下の式（１２）のように書き直したブレ量δに対して画像ブレ補正を行う。
【数１３】
即ち、平行振れに関しては、推定器９０５が出力した推定平行速度より直接的に求まる平行振れの変位Ｙを用いてはいない。式（９）または式（１０）から求まる回転半径Ｌを算定し、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を乗算して補正値を算出している。図６の比較部９０８が補正係数演算で求めて出力補正部９１１に出力する補正量（β、Ｌ）は、θに対する補正係数である。
【００２６】
次に、図１０を参照して、防振制御の全体的な動作について説明する。図１０に示すフローチャートは、撮像装置の主電源のオン動作で開始し、ＣＰＵ１０６が解釈して実行するプログラムに従って一定のサンプリング周期ごとに実行される。
まず、Ｓ１３０１では、ユーザによって不図示の防振スイッチ（ＳＷ）が操作されたか否かが判定される。防振ＳＷがＯＮ状態であればＳ１３０２へ進み、ＯＦＦ状態であればＳ１３２１へ処理を進める。Ｓ１３０２で、ＣＰＵ１０６は角速度計１０８の検出信号を取り込む。次のＳ１３０３でＣＰＵ１０６は、振れ補正が可能な状態であるか否かを判定し、振れ補正が可能な状態である場合、Ｓ１３０４へ進み、振れ補正が可能な状態でない場合、Ｓ１３２１へ処理を進める。Ｓ１３０３にて、電源供給時点から角速度計１０８の出力が安定するまでの間は振れ補正が可能な状態でないと判定される。角速度計１０８の出力が安定した後で振れ補正が可能な状態であると判定される。これにより、電源供給の直後での出力値が不安定な状態では、防振性能が低下しないように防止できる。
Ｓ１３０４では、図６を用いて説明した方法で角度が算出される。この角度は図６のＨＰＦ積分フィルタ９０１の出力値となる。次のＳ１３０５はパンニング及び姿勢判定部１００６が行うパンニング判定処理であり、パンニング動作中でないと判定された場合、Ｓ１３０７に進み、パンニング動作中であると判定された場合、Ｓ１３０６に進む。Ｓ１３０６では図８で説明したように推定器９０５のパラメータが変更され、Ｓ１３０７へ処理を進める。
【００２７】
Ｓ１３０７で推定器９０５は前述した方法で推定平行速度を算出する。次にＳ１３０８で比較部９０８は動画撮影用の回転半径を演算し、Ｓ１３０９では静止画撮影用の回転半径を演算する。ここで、静止画撮影と動画撮影で用いる回転半径をそれぞれ分けて演算する理由は以下の通りである。まず、動画撮影中にも平行振れ補正を行うと、マクロ領域等のように、平行振れの撮像面に加わるブレ影響が非常に大きくなる場合、補正レンズが可動範囲の端（制御端）に行き着いてしまう。これは、補正可能範囲が限られているため、ブレ量が大きいと補正レンズが制御端に行き易くなってしまうからである。そこで、動画撮影中での平行振れの制御については弱めに設定される。このために動画撮影用の回転半径は静止画撮影用の回転半径よりも小さくなるように、回転半径の上限値の設定を変更すること等により、制限を設けている。
【００２８】
次にＳ１３１０では、Ｓ１３０４にて得られた角度の情報と、ズーム及びフォーカスの位置情報９０２とそれらにより求まる撮影倍率に基づいて角度振れの補正量が演算される。そしてＳ１３１１でＣＰＵ１０６は、現在のモードが動画撮影モードであるか静止画撮影モードであるかを判定し、動画撮影モードの場合、Ｓ１３１２へ処理を進め、静止画撮影モードの場合、Ｓ１３１３へ処理を進める。Ｓ１３１２では動画撮影用の回転半径を用いて動画撮影用の平行振れ補正量が演算される。Ｓ１３１３は、レリーズボタン１０５（図１参照）の操作状態についての判定処理である。レリーズボタン１０５には２段階のスイッチが設けられており、レリーズボタン１０５の半押しで第１スイッチ（以下、ＳＷ１と記す）がオン状態となり、レリーズボタン１０５の全押しで第２スイッチ（以下、ＳＷ２と記す）がオン状態となる。ＣＰＵ１０６はＳＷ２のオン・オフ状態を調べ、ＳＷ２がＯＮ状態であればＳ１３１４に処理を進め、ＳＷ２がＯＦＦ状態であればＳ１３１５に処理を進める。
Ｓ１３１４では静止画撮影用の回転半径を用いて、静止画撮影用の平行振れ補正量が演算される。Ｓ１３１５でＣＰＵ１０６はＳＷ１の状態を調べ、ＳＷ１がＯＮ状態であればＳ１３１６に処理を進め、ＳＷ１がＯＦＦ状態であればＳ１３１８に処理を進める。Ｓ１３１６でＣＰＵ１０６は、ＡＦ（オートフォーカス）動作が完了しているか否かを判定する。ＡＦ動作が完了している場合、Ｓ１３１７に処理を進め、ＡＦ動作が完了していない場合、Ｓ１３１８に処理を進める。
【００２９】
Ｓ１３１７にて動画撮影用の回転半径を用いて動画撮影用の平行振れ補正量が演算される。またＳ１３１８では、平行振れ補正量にゼロが設定される。Ｓ１３１２、Ｓ１３１４、Ｓ１３１７、Ｓ１３１８の後、Ｓ１３１９では加算部９１２（図６参照）が角度振れ補正量と平行振れ補正量を加算する。Ｓ１３２０で駆動部１１０は、算出された振れ補正量に基づいて振れ補正部１１１に駆動信号を出力し、補正レンズが駆動される。一方、Ｓ１３２１では補正レンズの駆動が停止される。Ｓ１３２０、Ｓ１３２１の後、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の間、待ち処理となる。
上記説明したとおり、振れ補正機構の被駆動部と固定部との相対変位を状態変数とし、振れ補正機構への駆動推力を入力変数として、オブザーバ手段を用いて、平行速度を算出し、平行振れ補正を行うことができる。撮影者が被写体を追ってフレーミングしながらタイミングに応じて撮影動作を行い、あるいは手振れにより生じる画角ブレを撮影者が調整しながら撮影動作を行ったりする場合等が想定される。この場合、撮影者が意図しない手振れに関する平行振れの影響もあれば、撮影者が意図してカメラを振らすことによる平行振れの影響も大きくなる。角度振れの補正に係る回転半径を用いた平行振れ補正を行う場合には、パンニング動作中の回転半径は非常に大きな値となり、パンニング動作直後の撮影における回転半径の推定を誤る可能性がある。つまり、パンニングや姿勢変化の動作直後での撮影中に平行振れ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してしまう。そこで本実施形態では、パンニング及び姿勢判定結果に応じて、予め設定しておいたカルマンゲインを変更することにより、パンニング動作中や姿勢変化中に平行速度が過大に推定されないように防止できる。また、パンニング動作中は撮影者が意図的に撮像装置の姿勢を一定方向に変化させて振らすことにより、平行振れが大きくなっている。この場合、平行振れ補正を行う必要はないため、パンニング動作中の平行振れ補正量が小さくなるように推定平行速度を意図的に小さくする制御が行われる。
【００３０】
第１実施形態によれば、パンニング及び姿勢変化中やその直後において平行振れの過補正による防振性能の低下を防ぐことで、平行振れ補正の防振性能が向上する。
なお、本実施形態では、振れ補正手段としての補正レンズを光軸に垂直な面内で移動させる、いわゆる光学防振を説明した。しかし、光学防振に限らず、以下の構成を用いても構わない。
・撮像素子を光軸に垂直な面内で移動させることで振れ補正を行う構成。
・撮像素子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による構成。
・複数の防振制御を組み合わせて振れ補正を行う構成。
また、平行振れの推定に関しても、各種の構成が可能である。例えば、撮像素子を光軸に垂直な面内で移動させることで防振を行う振れ補正機構を用いた場合において、振れ補正機構の被駆動部と固定部との相対変位を観測できれば、オブザーバによって推定平行速度を算出できる。つまり、振れ補正機構の被駆動部と固定部との相対変位を状態変数とし、振れ補正機構への駆動推力を入力変数としてオブザーバを構成すれば、上記と同様の方法でカメラ本体部の絶対速度が検出可能である。
【００３１】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。
図１１は第２実施形態に係る防振制御装置の推定器９０５の構成例を示すブロック図である。以下では、第１実施形態と相違する部分を主に説明し、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、このことは後述する別の実施形態でも同様とする。
図７と図１１に示す構成の違いは以下の通りである。
（１）カルマンゲイン決定部１００７に代えて、入力ゲイン決定部１４０１と入力可変ゲイン部１４０２及び１４０３が設けられていること。
（２）入力可変ゲイン部１４０２及び１４０３は、ホール素子の出力（相対変位）と駆動指示信号をそれぞれ増幅すること。
【００３２】
第２実施形態では、パンニング及び姿勢判定部１００６の出力が入力ゲイン決定部１４０１に入力される。入力ゲイン決定部１４０１の出力は入力可変ゲイン部１４０２、１４０３にそれぞれ送られる。入力可変ゲイン部１４０２は、入力ゲイン決定部１４０１の出力に従って、ホール素子の出力（相対変位）を増幅してカルマンフィルタ１００１に出力する。また入力可変ゲイン部１４０３は、入力ゲイン決定部１４０１の出力に従って、駆動指示信号を増幅して推力変換部１００２に出力する。
これにより、パンニング及び姿勢判定部１００６でパンニング動作中及び姿勢変化中と判定された場合、カルマンフィルタ１００１の推定平行速度が小さくなる。つまり、パンニング状態や装置の姿勢変化が生じた場合には、パンニング非動作と判定される場合に比べて推定平行速度が小さくなるように入力ゲイン決定部１４０１の出力によって入力可変ゲイン部１４０２または１４０３のゲインが設定される。また、パンニング及び姿勢判定部１００６によってパンニング動作中及び姿勢変化中でないと判定された場合、入力ゲイン決定部１４０１は入力可変ゲイン部１４０２または１４０３を制御し、通常の手振れの大きさに合わせたゲインが設定される。
【００３３】
装置の姿勢変化に伴う重力加速度の影響やパンニング動作による外乱加速度の影響で平行速度が非常に大きくなる条件下では、推定平行速度を意図的に小さくするために入力可変ゲイン部１４０２、１４０３の各ゲインが設定される。
第２実施形態によれば、パンニング及び姿勢変化中やその直後において平行振れ補正の過補正により防振性能が低下しないように防ぐことで、平行振れ補正の防振性能が向上する。
【００３４】
［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の推定器９０５の構成例を示すブロック図である。図７と図１２に示す構成の違いは以下の通りである。
（１）カルマンゲイン決定部１００７に代えて、可変フィルタカットオフ周波数設定部１５０１と可変ＨＰＦ１５０２及び１５０３が設けられていること。
（２）可変ＨＰＦ１５０２及び１５０３は、ホール素子の出力（相対変位）と駆動指示信号にそれぞれＨＰＦ処理を施した信号を出力すること。
第３実施形態では、パンニング及び姿勢判定部１００６の出力が可変フィルタカットオフ周波数設定部（以下、カットオフ設定部という）１５０１に入力される。カットオフ設定部１５０１の出力は可変ＨＰＦ１５０２及び１５０３に入力され、ホール素子の出力（相対変位）と駆動指示信号のそれぞれに対する、ＨＰＦ処理のカットオフ周波数が変更される。これにより、パンニング及び姿勢判定部１００６がパンニング動作中及び姿勢変化中と判定した場合、ＨＰＦのカットオフ周波数が高い周波数に設定される。つまり、カルマンフィルタ１００１の算出する推定平行速度についてのＨＰＦカットオフ周波数以下のゲインが小さくなるように設定される。また、パンニング及び姿勢判定部１００６によってパンニング動作中及び姿勢変化中ではない判定された場合、ＨＰＦのカットオフ周波数が低く設定され、通常の手振れの大きさに合わせたゲイン特性に設定される。
装置の姿勢変化に伴う重力加速度の影響やパンニング動作による外乱加速度の影響で平行速度が非常に大きくなる条件下では、推定平行速度を意図的に小さくするために可変ＨＰＦ１５０２、１５０３のカットオフ周波数が設定される。
第３実施形態によれば、パンニング及び姿勢変化中やその直後において平行振れ補正の過補正による防振性能の低下を防ぐことで、平行振れ補正の防振性能が向上する。
【００３５】
［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態を説明する。
図１３は第４実施形態に係る防振制御装置の推定器９０５の構成例を示すブロック図である。図１２と図１３に示す構成の違いは以下の通りである。
（１）角速度計１０８、パンニング及び姿勢判定部１００６に代えて、１単位前の制御周期（１サンプリング周期）での推定平行速度を算出する算出部１６０１とパンニング及び姿勢判定部１６０２が設けられていること。
（２）パンニング及び姿勢判定部１６０２には、算出部１６０１から、１単位の制御周期だけ前の推定平行速度が入力されること。
第４実施形態は、以下の点で第３実施形態と異なる。
【００３６】
加算部１００５の出力である推定平行速度は、算出部１６０１に入力され、次回の制御周期で演算するための推定平行速度を記憶する。つまり算出部１６０１は１つ前の制御周期における推定平行速度を保持する遅延手段であり、その出力は、パンニング及び姿勢判定部１６０２に送られ、パンニング動作中及び姿勢変化中であるか否かが判定される。判定結果はカットオフ設定部１５０１に入力される。その後の処理は第３実施形態の場合と同様である。
以下、パンニング及び姿勢判定部１６０２でのパンニング判定結果から平行速度を推定するまでの処理について、図１４を用いて説明する。
図１４に示す推定平行速度１７０１は、カットオフ設定部１５０１が可変ＨＰＦ１５０２及び１５０３のカットオフ周波数を変更しない場合にカルマンフィルタ１００１より推定される平行速度である。また、推定平行速度１７０２は、パンニング及び姿勢判定部１６０２の判定結果を受けてカットオフ設定部１５０１が可変ＨＰＦ１５０２及び１５０３のカットオフ周波数を変更した場合にカルマンフィルタ１００１より推定される平行速度である。
図１４の期間ＴＡでは、ユーザがパンニングを行っていない通常の手持ち状態であり、パンニング及び姿勢判定部１６０２は「パンニング非動作」を示す判定信号を出力する。期間ＴＢでは、推定平行速度に基づいてパンニング動作中及び姿勢変化中であると判定される。パンニング及び姿勢判定部１６０２は、推定平行速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続した場合、パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定する。または、推定平行速度の１階微分である推定平行加速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続した場合に、パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定することもできる。あるいは、推定平行速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続し、かつ、推定平行加速度が閾値以上の状態が所定時間以上に亘って継続した場合に、パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定してもよい。
【００３７】
パンニング動作中及び姿勢変化中であると判定された場合、一定期間中、カットオフ設定部１５０１によって可変ＨＰＦ１５０２、１５０３のカットオフ周波数が通常より高く設定される。図１４の例では期間ＴＡやＴＣに示すパンニング非動作にて、通常の手振れの大きさに合わせて平行速度が推定される。期間ＴＢに示すパンニング動作中には、可変ＨＰＦのフィルタカットオフ周波数が通常よりも高く設定され、推定平行速度が小さくなるように制御される。これは、特に期間ＴＣにおいて平行速度の誤推定を防止することが目的である。
装置の姿勢変化に伴う重力加速度の影響やパンニング動作による外乱加速度の影響で平行速度が非常に大きくなる条件下では、推定平行速度を意図的に小さくするために可変ＨＰＦ１５０２と１５０３のカットオフ周波数が設定される。これにより、パンニング動作中や姿勢変化中に平行振れ補正に係る防振の過補正を防ぐことができる。
また第４実施形態では、パンニング及び姿勢変化の判定結果に従って、可変ＨＰＦ１５０２と１５０３の設定を変更する構成をとっている。しかし、上記の構成は第１実施形態のようにカルマンゲインを変更する場合や、第２実施形態のようにカルマンフィルタの前段で入力可変ゲインを変更する場合にも適用可能できる。この場合、１つ前の制御周期での推定平行速度からパンニング及び姿勢変化の判定を行うことによって、パンニング動作や姿勢変化中の平行振れ補正における防振の過補正を防止できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０１ 撮像装置
１０６Ａ 角度振れ補正量算出部（第１の補正量算出部）
１０６Ｂ 平行振れ補正量算出部（第２の補正量算出部）
１０７ 撮像素子
１０８ 角速度計
１１１ 振れ補正部
９０５ 推定器
１００１ カルマンフィルタ
１００６，１６０２ パンニング及び姿勢判定部
１００７ カルマンゲイン決定部
１４０１ 入力ゲイン決定部
１４０２，１４０３ 入力可変ゲイン部
１５０１ 可変フィルタカットオフ周波数設定部
１５０２，１５０３ 可変ＨＰＦ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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装置であって、
前記振れ補正手段の位置を検出する位置検出手段と、
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から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と、
前記装置のパンニング状態、または装置の姿勢変化を少なくとも判定する姿勢判定手段とを有し、
前記補正量算出手段は、前記振れ補正手段を構成する被駆動部への駆動指示信号および前記被駆動部の位置検出信号を入力として、前記振れ補正手段の振動モデルから構成されるオブザーバ手段を有し、
前記オブザーバ手段は、前記姿勢判定手段によって前記パンニング状態または前記装置の姿勢変化が生じたと判定された場合に、前記パンニング状態または前記装置の姿勢変化が生じたと判定されない場合に比べて前記平行振れに係る演算結果が小さくなるようにパラメータを変更することを特徴とする防振制御装置。
【請求項２】
前記オブザーバ手段は、前記被駆動部と該被駆動部を支持する固定部との相対変位を状態変数とし、前記振れ補正手段への駆動推力を入力変数として前記平行振れの演算を行うカルマンフィルタを用いた推定器であり、
前記パラメータの変更として前記カルマンフィルタのゲインを変更することを特徴とする請求項１記載の防振制御装置。
【請求項３】
前記装置の振れの角速度を検出する角速度検出手段を更に有し、
前記補正量算出手段は、
前記角速度検出手段による角速度検出信号を用いて、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の補正量を算出する第１の補正量算出手段と、
前記オブザーバ手段を用いて前記平行振れの補正量を算出する第２の補正量算出手段を有し、
前記駆動手段は、前記角度振れの補正量と前記平行振れの補正量を合成した補正量に従って前記振れ補正手段を駆動することを特徴とする請求項１または２記載の防振制御装置。
【請求項４】
前記姿勢判定手段による判定結果により、前記オブザーバ手段に入力される、前記被駆動部への駆動指示信号または前記位置検出信号の大きさを変更する変更手段を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の防振制御装置。
【請求項５】
前記被駆動部への駆動指示信号または前記位置検出信号に対するハイパスフィルタをさらに備え、前記姿勢判定手段による判定結果により、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の防振制御装置。
【請求項６】
前記姿勢判定手段は、前記角速度検出信号を用いて装置の姿勢変化を判定することを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項記載の防振制御装置。
【請求項７】
前記姿勢判定手段は、前記オブザーバ手段による演算結果を用いて装置の姿勢変化を判定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の防振制御装置。
【請求項８】
前記撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像手段をさらに備え、
請求項１ないし６のいずれか１項記載の防振制御装置を用いて、前記撮像手段によって得られる画像のブレを補正することを特徴とする撮像装置。
【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装置にて実行される防振制御方法であって、
前記振れ補正手段の位置を検出する位置検出ステップと、
前記装置のパンニング状態、または装置の姿勢変化を少なくとも判定する姿勢判定ステップと、
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から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、前記振れ補正手段を構成する被駆動部への駆動指示信号および前記被駆動部の位置検出信号を入力として、前記振れ補正手段の振動モデルから構成されるオブザーバ手段を用いて前記平行振れを演算する際、前記装置のパンニング状態または前記装置の姿勢変化が生じたと判定された場合に、前記パンニング状態または前記装置の姿勢変化が生じたと判定されない場合に比べて前記平行振れに係る演算結果が小さくなるようにパラメータを変更することを特徴とする防振制御方法。
【請求項１】
振れ補正手段を駆動することによって像ブレを補正する防振制御装置であって、
前記振れ補正手段の位置を検出する位置検出手段と、
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から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と、
前記装置のパンニング状態、または装置の姿勢変化を少なくとも判定する姿勢判定手段とを有し、
前記補正量算出手段は、前記振れ補正手段を構成する被駆動部への駆動指示信号および前記被駆動部の位置検出信号を入力として、前記振れ補正手段の振動モデルから構成されるオブザーバ手段を有し、
前記オブザーバ手段は、前記姿勢判定手段によって前記パンニング状態または前記装置の姿勢変化が生じたと判定された場合に、前記パンニング状態または前記装置の姿勢変化が生じたと判定されない場合に比べて前記平行振れに係る演算結果が小さくなるようにパラメータを変更することを特徴とする防振制御装置。
【請求項２】
前記オブザーバ手段は、前記被駆動部と該被駆動部を支持する固定部との相対変位を状態変数とし、前記振れ補正手段への駆動推力を入力変数として前記平行振れの演算を行うカルマンフィルタを用いた推定器であり、
前記パラメータの変更として前記カルマンフィルタのゲインを変更することを特徴とする請求項１記載の防振制御装置。
【請求項３】
前記装置の振れの角速度を検出する角速度検出手段を更に有し、
前記補正量算出手段は、
前記角速度検出手段による角速度検出信号を用いて、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の補正量を算出する第１の補正量算出手段と、
前記オブザーバ手段を用いて前記平行振れの補正量を算出する第２の補正量算出手段を有し、
前記駆動手段は、前記角度振れの補正量と前記平行振れの補正量を合成した補正量に従って前記振れ補正手段を駆動することを特徴とする請求項１または２記載の防振制御装置。
【請求項４】
前記姿勢判定手段による判定結果により、前記オブザーバ手段に入力される、前記被駆動部への駆動指示信号または前記位置検出信号の大きさを変更する変更手段を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の防振制御装置。
【請求項５】
前記被駆動部への駆動指示信号または前記位置検出信号に対するハイパスフィルタをさらに備え、前記姿勢判定手段による判定結果により、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の防振制御装置。
【請求項６】
前記姿勢判定手段は、前記角速度検出信号を用いて装置の姿勢変化を判定することを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項記載の防振制御装置。
【請求項７】
前記姿勢判定手段は、前記オブザーバ手段による演算結果を用いて装置の姿勢変化を判定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の防振制御装置。
【請求項８】
前記撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像手段をさらに備え、
請求項１ないし６のいずれか１項記載の防振制御装置を用いて、前記撮像手段によって得られる画像のブレを補正することを特徴とする撮像装置。
【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装置にて実行される防振制御方法であって、
前記振れ補正手段の位置を検出する位置検出ステップと、
前記装置のパンニング状態、または装置の姿勢変化を少なくとも判定する姿勢判定ステップと、
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から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、前記振れ補正手段を構成する被駆動部への駆動指示信号および前記被駆動部の位置検出信号を入力として、前記振れ補正手段の振動モデルから構成されるオブザーバ手段を用いて前記平行振れを演算する際、前記装置のパンニング状態または前記装置の姿勢変化が生じたと判定された場合に、前記パンニング状態または前記装置の姿勢変化が生じたと判定されない場合に比べて前記平行振れに係る演算結果が小さくなるようにパラメータを変更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１４】
【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１４】
【公開番号】特開２０１３−３１６９（Ｐ２０１３−３１６９Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０６１５（Ｐ２０１１−１３０６１５）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【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７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]