(57)【要約】【課題】ズーム流し撮りの際に、精度良く被写体振れを補正することが可能な制御装置を提供する。【解決手段】制御装置（１１２）は、流し撮りの際に画像における被写体の大きさの変化を軽減するための焦点距離の変化量を算出する算出手段（１２２）と、振れ検出手段（１１１、１７１）により検出された振れに基づいて、振れを補正する振れ補正手段（１０４、１１３）を制御するための振れ補正量を算出する補正手段（１２１）とを有し、補正手段は、焦点距離の変化量に基づいて振れ補正量を変更する。【選択図】図１
2020148999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流し撮りの際に画像における被写体の大きさの変化を軽減するための焦点距離の変化量を算出する算出手段と、
振れ検出手段により検出された振れに基づいて、前記振れを補正する振れ補正手段を制御するための振れ補正量を算出する補正手段と、を有し、
前記補正手段は、前記焦点距離の前記変化量に基づいて前記振れ補正量を変更することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記画像の第１のフレームと第２のフレームのそれぞれにおける前記被写体の大きさの変化を軽減するための前記焦点距離の前記変化量を算出することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記焦点距離の前記変化量に基づく可変ゲインを用いて被写体角速度を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記被写体角速度に基づいて前記振れ補正手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記算出手段は、被写体距離に基づいて前記可変ゲインを算出することを特徴とする請求項３または４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記被写体距離は、位相差検出方式による焦点検出を行うＡＦセンサを用いて取得されることを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記被写体距離は、撮像面位相差方式による焦点検出を行う撮像素子を用いて取得されることを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項８】
前記算出手段は、画像の動きベクトルに基づいて前記可変ゲインを算出することを特徴とする請求項３または４に記載の制御装置。
【請求項９】
前記算出手段は、被写体距離または画像の動きベクトルに基づいて前記可変ゲインを算出することを特徴とする請求項３または４に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記算出手段は、
前記被写体距離の精度が所定の精度よりも高い場合、前記被写体距離に基づいて前記可変ゲインを算出し、
前記被写体距離の精度が前記所定の精度よりも低い場合、前記動きベクトルに基づいて前記可変ゲインを算出することを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
撮像素子と、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の制御装置と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
撮像光学系と、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の制御装置と、を有することを特徴とするレンズ装置。
【請求項１３】
流し撮りの際に画像における被写体の大きさの変化を軽減するための焦点距離の変化量を算出するステップと、
振れ検出手段により検出された振れに基づいて、前記振れを補正する振れ補正手段を制御するための振れ補正量を算出するステップと、を有し、
前記振れ補正量を算出するステップは、前記焦点距離の前記変化量に基づいて前記振れ補正量を変更するステップを含むことを特徴とする制御方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズーム流し撮りを行うことが可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流し撮りの補助機能を有する撮像装置が知られている。特許文献１には、被写体の速度と撮像装置を振る速度との差分を検出し、この差分に相当するズレ量を、手振れ補正機能を用いて補正する方法が開示されている。また、流し撮りの応用として、ズーム流し撮りを行うことが可能な撮像装置が知られている。ズーム流し撮りは、流し撮り撮影の際に、被写体が撮影画角に対して常に一定の大きさで写るように焦点距離を変化させる撮影である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１７８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示されている方法では、被写体と撮像装置とのズレである被写体振れを、画像の動きベクトルと角速度とを用いて検出している。しかしながら、ズーム流し撮りの際には、被写体を撮影画角に一定の大きさで写り続けるように焦点距離を変化させるため、焦点距離の変化量に基づいて被写体振れの補正量を調整しないと、却って被写体振れを助長してしまう。
【０００５】
そこで本発明は、ズーム流し撮りの際に、精度良く被写体振れを補正することが可能な制御装置、撮像装置、レンズ装置、制御方法、および、プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての制御装置は、流し撮りの際に画像における被写体の大きさの変化を軽減するための焦点距離の変化量を算出する算出手段と、振れ検出手段により検出された振れに基づいて、振れを補正する振れ補正手段を制御するための振れ補正量を算出する補正手段とを有し、補正手段は、焦点距離の変化量に基づいて振れ補正量を変更する。
【０００７】
本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像素子と前記制御装置とを有する。
【０００８】
本発明の他の側面としてのレンズ装置は、撮像光学系と前記制御装置とを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としての制御方法は、流し撮りの際に画像における被写体の大きさの変化を軽減するための焦点距離の変化量を算出するステップと、振れ検出手段により検出された振れに基づいて、前記振れを補正する振れ補正手段を制御するための振れ補正量を算出するステップとを有し、前記振れ補正量を算出するステップは、前記焦点距離の前記変化量に基づいて前記振れ補正量を変更するステップを含む。
【００１０】
本発明の他の側面としてのプログラムは、前記制御方法をコンピュータに実行させる。
【００１１】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ズーム流し撮りの際に、精度良く被写体振れを補正することが可能な制御装置、撮像装置、レンズ装置、制御方法、および、プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】各実施形態における撮像システムのブロック図である。
【図２】各実施形態における光学補正系の制御ブロック図である。
【図３】各実施形態におけるズーム流し撮りの説明図である。
【図４】各実施形態における被写体ベクトルの検出方法の説明図である。
【図５】各実施形態におけるズーム流し撮りの際の被写体と撮影者との関係を示す図である。
【図６】各実施形態における撮像システムの制御方法を示すフローチャートである。
【図７】各実施形態における被写体ベクトル検出（被写体角速度算出）を示すフローチャートである。
【図８】各実施形態における流し撮りに適したシャッタ速度算出（露光時間算出）を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本実施形態におけるカメラシステム（撮像システム）１０の構成について説明する。図１は、カメラシステム１０のブロック図である。カメラシステム１０は、カメラ本体（撮像装置）１３０と、カメラ本体１３０に着脱可能な交換レンズ（レンズ装置）１００とを備えて構成される。なお本実施形態のカメラシステム１０は、カメラ本体１３０とカメラ本体１３０に着脱可能な交換レンズ１００とを備えて構成されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、カメラ本体とレンズ装置とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。
【００１６】
交換レンズ１００は、レンズユニット（撮像レンズ）１０１を有する。レンズユニット１０１は、主撮像光学系１０２、焦点距離を変更可能なズームレンズ１０３、および、カメラシステム１０の振れによる光軸ＯＡに対する像振れを光軸ＯＡと垂直方向に移動することにより光学的に補正するシフトレンズ１０４を有する。なお本実施形態において、シフトレンズ１０４は像振れを補正する振れ補正手段としてシフトレンズ１０４を備えているが、これに代えて、後述の撮像素子１３２が振れ補正手段を構成してもよい。
【００１７】
また交換レンズ１００は、ズームレンズ（ズームレンズ群）１０３の位置を検出するエンコーダ（ズームエンコーダ）１０６、および、シフトレンズ（シフトレンズ群）１０４の位置を検出するホール素子などの位置検出部（位置センサ）１０５を有する。また交換レンズ１００は、カメラシステム１０（交換レンズ１００）の振れを検出するジャイロ（角速度センサ）などの角速度検出部（振れ検出手段）１１１、および、レンズシステム制御用のマイクロコンピュータ（レンズマイコン）１１２を有する。また交換レンズ１００は、シフトレンズを駆動するドライバ（駆動部）１１３、および、シフトレンズ１０４の位置検出部１０５の出力を増幅するアンプ回路（ＡＭＰ）１１４を有する。また交換レンズ１００は、カメラ本体１３０とのマウント接点部１１５を有する。
【００１８】
レンズマイコン１１２は、手振れ補正制御を行う手振れ補正制御部１２１、および、流し撮りの際に適切な振れ補正制御を行う流し撮り制御部１２２を有する。またレンズマイコン１１２は、フォーカスレンズ制御や絞り制御なども行うが、ここでは省略する。また、手振れ補正のためには、例えば縦方向や横方向などの互いに直交する２つの軸に関して検出および補正を行うが、２つの軸の検出および補正に関しては同じ構成であるため、本実施形態では１つの軸に関してのみ説明する。このように本実施形態のカメラシステム１０は、光学素子を光軸ＯＡと直交する方向（光軸ＯＡと異なる方向）に駆動して像振れ補正を行う像振れ補正装置を有する。
【００１９】
カメラ本体１３０は、シャッタ１３１、ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子１３２、アナログ信号処理回路（ＡＦＥ）１３３、および、カメラ信号処理回路１３４を有する。またカメラ本体１３０は、撮像素子１３２およびアナログ信号処理回路１３３の動作タイミングを設定するタイミングジェネレータ（ＴＧ）１３５を有する。またカメラ本体１３０は、電源スイッチやレリーズスイッチなどで構成される操作部１３６を有する。またカメラ本体１３０は、カメラ本体１３０の全体のシステムを制御するカメラシステム制御用マイクロコンピュータ（カメラマイコン）１４１を有する。またカメラ本体１３０は、シャッタ動作を行わせるためのモータを駆動するドライバ（駆動部）１３７、および、シャッタ駆動用モータ１３８を有する。またカメラ本体１３０は、撮影画像を記録するメモリカード１３９、撮影画像等の画像をモニタし、また撮影画像を表示する液晶パネル（ＬＣＤ）１４０、および、交換レンズ１００とのマウント接点部１４４を有する。レンズマイコン１１２とカメラマイコン１４１は、マウント接点部１１５、１４４を介して所定のタイミングでシリアル通信を行う。また交換レンズ１００は、カメラシステム１０（カメラ本体１３０）の振れを検出するジャイロなどの角速度検出部（振れ検出手段）１７１、および、距離検出部１８１を有する。
【００２０】
撮像素子１３２は、交換レンズ１００のレンズユニット（撮像光学系）１０１を介して形成された被写体像（光学像）を光電変換する。カメラ信号処理回路１３４は、撮像素子１３２からの出力に基づいて被写体の動きを検出する動きベクトル検出部１４５を有する。カメラマイコン１４１は、シャッタ制御部１５１、被写体の振れ補正量を算出する被写体振れ補正算出部（補正手段）１５２、および、流し撮りに適切なシャッタ速度を算出するシャッタ速度算出部１５３を有する。またカメラマイコン１４１は、撮影画像における被写体の大きさの変化を軽減するようにズーム位置を制御するズーム流し撮り制御部１５４を有する。ズーム流し撮り制御部１５４は、フレームごとに撮影画角に写る被写体が一定の大きさになるようにズーム位置を制御することが好ましい。
【００２１】
操作部１３６によりカメラ本体１３０の電源がＯＮされると、その状態変化をカメラマイコン１４１が検出し、カメラマイコン１４１の制御によりカメラ本体１３０の各回路への電源供給および初期設定が行われる。また、交換レンズ１００への電源供給が行われ、レンズマイコン１１２の制御により、交換レンズ１００内の初期設定が行われる。そしてレンズマイコン１１２とカメラマイコン１４１の制御との間で所定のタイミングで通信が開始する。この通信で、カメラ本体１３０から交換レンズ１００へ送られる通信データは、カメラ本体１３０の状態および撮影設定などを含む。また、交換レンズ１００からカメラ本体１３０へ送られる通信データは、交換レンズ１００の焦点距離情報および角速度情報等を含む。各通信データは、必要なタイミングで送受信される。交換レンズ１００において、角速度検出部１１１は手振れなどによるカメラシステム１０に加わる振れを検出し、手振れ補正制御部１２１は手振れ補正動作を行う。
【００２２】
次に、図２を参照して、手振れ補正動作に関して説明する。図２は手振れ補正動作を行う光学補正系（像振れ補正装置、振れ補正手段）の制御ブロック図である。なお図２において、図１と共通の構成については、同じ符号を付し説明を省略する。
【００２３】
手振れ補正制御部１２１は、オフセット除去部２０１、利得位相算出部２０２、積分器２０３、防振制御判定部２０４、減算器２０５、Ａ／Ｄ変換器２０６、制御器２０７、および、パルス幅変調部２０８を有する。流し撮り制御部１２２は、通信制御部２１１、角速度出力部２２２、被写体角速度取得部２２３、減算器２２４、積分器２２５、および、カメラ情報取得部２２６を有する。
【００２４】
オフセット除去部２０１は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）などで構成されたフィルタ演算部であり、角速度検出部１１１の出力に含まれている直流成分を除去する。利得位相算出部２０２は、オフセット除去部２０１でオフセット成分が除去された角速度信号を、所定のゲインで増幅する増幅器、および位相補償フィルタを有する。積分器２０３は、任意の周波数帯域でその特性を変更し得る機能を有し、利得位相算出部２０２の出力を積分し、シフトレンズ１０４の駆動量を算出する。角速度検出部１１１の角速度が一定値以上の大きさで所定時間経過した場合はパンニング中と判定し、オフセット除去部２０１のＨＰＦのカットオフ周波数を高周波側に除々に変更する。カットオフ周波数を高周波側へ除々に変更することで、手振れ補正制御の目標信号を除々に小さくすることで、光学補正系を光学中心位置に戻す。これは、パンニングと判定するほどの大きな角速度を、カットオフ周波数を高周波側へ変更せずに光学補正系で補正すると、光学補正系は補正限界点に達し、ユーザに不自然な画角変化が見えてしまうことを防ぐためである。
【００２５】
防振制御判定部２０４は、カメラ情報取得部２２６の出力信号に応じてシフトレンズ１０４を駆動させるための制御信号を切り替える。例えば、カメラ本体１３０の撮影モードでユーザが流し撮りモードを選択した場合、流し撮り制御部１２２で算出された積分器２２５の出力を採用する。流し撮りモード以外の撮影モードがユーザにより選択された場合、手振れ補正制御部１２１で算出された積分器２０３の出力を採用する。減算器２０５は、防振制御判定部２０４の出力からシフトレンズ１０４の位置を検出する位置検出部１０５の出力をアンプ回路１１４で増幅した値をＡ／Ｄ変換器２０６にてデジタル化したデータを減算し、偏差データを制御器２０７へ出力する。
【００２６】
制御器２０７は、減算器２０５の偏差データを所定のゲインで増幅する増幅器、および、位相補償フィルタを有する。減算器２０５の出力である偏差データは、制御器２０７において増幅器および位相補償フィルタによる信号処理が行われた後、パルス幅変調部２０８に出力される。パルス幅変調部２０８は、制御器２０７の出力データを、パルス波のデューティー比を変化させる波形（ＰＷＭ波形）に変調して、シフトレンズ駆動用のドライバ１１３へ出力する。シフトレンズ駆動用のドライバ１１３は、シフトレンズ１０４を駆動するためのボイスコイル型モータである。シフトレンズ１０４は、パルス幅変調部２０８の出力に従って、光軸ＯＡと直交する方向に駆動する。
【００２７】
カメラマイコン１４１の被写体振れ補正算出部１５２は、被写体とカメラシステム１０との相対的なズレを、動きベクトル検出部１４５を用いて、異なるフレーム間の動きをベクトルとして検出する。そして被写体振れ補正算出部１５２は、検出したベクトルを、被写体群のベクトルと背景群のベクトルとに分割する。また被写体振れ補正算出部１５２は、被写体群のベクトルから主被写体のベクトルのみを抽出する。すなわち画面（画像）内に複数の被写体が存在する場合、撮影者が狙っている被写体を主被写体として、その主被写体のベクトルのみを抽出する。
【００２８】
また、主被写体の中でも被写体のベクトルは変わる。例えば図３（Ａ）において、被写体の前方部分３０３と被写体の後方部分３０４とでベクトルは異なる。カメラシステム１０を向ける方向を変えず（すなわちカメラシステム１０を回さず）に、カメラシステム１０と被写体とを同じ速度で一緒に動かせば、被写体の前方も後方も同じベクトルになる。実際のカメラシステム１０を動きとしては、カメラシステム１０を並行方向に振っているのではなく、角度を持って振っている（角速度）ため、カメラシステム１０から見たときに被写体の前方と後方のベクトルとが異なる。これは、焦点距離が広角になるほど、また、撮影距離が近くなるほど、その影響が顕著である。
【００２９】
逆に、撮影距離が無限に長い場合、被写体と並走しながら撮影するのと同等になるため、被写体全体が止まりやすくなる。このため、主被写体の中で止めたい部分のベクトルを最終的な被写体ベクトルとして選択する。被写体ベクトルを焦点距離やフレームレート等の情報を用いて、被写体ベクトルを被写体角速度へ換算する。被写体振れ補正算出部１５２は、算出した被写体角速度をレンズマイコン１１２へ送り、被写体角速度に基づいてシフトレンズ１０４で補正することで、被写体振れのない流し撮り画像を取得することができる。
【００３０】
次に、図４を参照して、被写体ベクトルの検出方法について説明する。図４は、被写体ベクトルの検出方法の説明図である。図４（Ａ）は、動きベクトル検出部１４５に入力される画像信号を示している。動きベクトル検出部１４５は、入力された画像信号に対してベクトルを検出するテンプレート枠４０１を配置し、異なるフレーム間におけるテンプレート枠４０１の各ブロック位置において水平方向のベクトルと垂直方向のベクトルとを検出する。
【００３１】
図４（Ｂ）は、動きベクトル検出部１４５により検出されたベクトルを、横軸をベクトル、縦軸を度数としたグラフで示すヒストグラム（度数分布）である。図４（Ａ）のような構図である場合、検出したベクトルをヒストグラムで表示すると、大きく２つのベクトル群（被写体ベクトル群と背景ベクトル群）に分けられる。流し撮りは撮影者が被写体を追従しているため、基本的には動き量が小さいベクトル群の方が被写体ベクトル群である可能性が高い。しかし、被写体を上手く追従できない場合は、被写体とカメラの相対ズレが大きくなる（動きベクトルが大きくなる）ため、必ずしも動き量が小さいベクトルが被写体ベクトル群であるとは言い切れない。そこで本実施形態において、カメラマイコン１４１（被写体振れ補正算出部１５２）は、角速度を撮像素子１３２上の動き量へ換算した値４０４の所定範囲以内のベクトルを背景ベクトル群と判定する。これによりカメラマイコン１４１は、図４（Ｂ）中のベクトル群４０２が被写体ベクトル群、ベクトル群４０３が背景ベクトル群であると判定することができる。
【００３２】
なお、この判定に用いられる角速度は、交換レンズ１００の角速度検出部１１１の出力信号、または、カメラ本体１３０の角速度検出部１７１の出力信号のいずれを用いてもよい。または、角速度検出部１１１、１７１の両方の出力信号を用いることもできる。カメラマイコン１４１は、判定した被写体ベクトル群（ベクトル群４０２）から最終的な被写体ベクトルを選択する。なお、最終的な被写体ベクトルを選択する方法としては、被写体ベクトル群（ベクトル群４０２）の中で最もフォーカスが合焦した位置に近い被写体ベクトルを選択する。これは、撮影者は被写体の最も狙いたい位置にフォーカス枠を当てて撮影しているため、被写体ベクトル群の中からフォーカス枠の合焦位置に近い被写体ベクトルを選択した方がよいためである。カメラマイコン１４１は、選択した被写体ベクトルを焦点距離やフレームレート等の情報を用いて、被写体ベクトル［ｐｉｘ］を被写体角速度［ｄｅｇ／ｓｅｃ］に換算する。
【００３３】
次に、流し撮りに適したシャッタ速度の算出方法について説明する。流し撮りに適したシャッタ速度は、カメラ本体１３０内の流し撮りシャッタ速度算出部１５３により算出される。流し撮りに適したシャッタ速度とは、背景がある一定以上の画素数で振れるようにするためのシャッタ速度である。本実施形態では、カメラシステム１０が自動で流し撮りに適したシャッタ速度を設定するため、撮影者は被写体を追従することだけに専念することができる。このため、予め背景の流れる効果を選択しておき、選択された値に基づいて焦点距離やカメラシステム１０を振る速度（角速度）に依存せず、一定の背景の流れ効果になるようなシャッタ速度を算出する。
【００３４】
シャッタ速度ＴＶは、背景の流し効果α、焦点距離ｆ、角速度ω、および、被写体角速度ωＳを用いて、以下の式（１）のように表される。ここで、背景の流し効果αは、操作部１３６を介して撮影者により設定される設定値である。焦点距離ｆは、マウント接点部１１５、１４４を介して得られる交換レンズ１００の焦点距離である。角速度ωは、角速度検出部１７１または角速度検出部１１１により検出された角速度である。被写体角速度ωＳは、被写体振れ補正算出部１５２により算出される。
【００３５】
【数１】
2020148999.tif 000003
【００３６】
背景の流し効果αは、流し効果「小」、流し効果「中」、流し効果「大」などの複数の設定値を設け、例えば流し効果「小」では背景の流し効果が撮像面上の移動量で８００［μｍ］となるように、予め所定の値になるように設定された値である。このように、撮影者が背景の流し効果を設定するだけで、カメラ本体１３０は、焦点距離ｆおよび角速度ωに基づいてシャッタ速度ＴＶを算出して自動設定する。これにより、流し撮り撮影に不慣れな撮影者でも、簡単に流し撮りに適したシャッタ速度が設定することができる。
【００３７】
次に、図３を参照して、ズーム流し撮りについて説明する。図３（Ａ）はズーム流し撮りでは無い通常の流し撮りの説明図、図３（Ｂ）はズーム流し撮りの説明図である。図３（Ａ）に示される通常の流し撮りにおいて、露光直前には構図を決めておき被写体を追従するため、露光直前から露光終了までの焦点距離は一定のまま撮影される。このため、背景の流れ方は、カメラシステム１０を動かしている画面水平方向と同じ方向３０１へ流れる。図３（Ｂ）に示されるズーム流し撮りにおいて、露光期間中に撮影画角に写る被写体の大きさが一定になるように焦点距離を変化させるため、背景の流れ方は放射状３０２に流れる。図３（Ａ）、（Ｂ）のいずれも流し撮りの説明図であるが、図３（Ｂ）に示されるズーム流し撮りの方が、図３（Ａ）に示される通常の流し撮りよりも、被写体が画面から飛び出してくるような躍動感が得られる。
【００３８】
ズーム流し撮りの際には、フレーム間で画角に写る被写体の大きさが大きく変化するため、前述した被写体角速度をそのままシフトレンズ１０４で補正すると、却って被写体振れを助長してしまう。そこで本実施形態では、フレーム間における画角に写る被写体（画像の第１のフレームと第２のフレームにおける被写体）の大きさを一定に写す焦点距離変化量に基づいて、被写体角速度に可変ゲインを乗算する。これにより、ズーム流し撮りの際に適切な被写体角速度を算出することができる。
【００３９】
次に、図５を参照して、本実施形態における焦点距離変化量の算出方法について説明する。図５（Ａ）は、ズーム流し撮りの際の被写体と撮影者との関係の説明図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示される被写体と撮影者との関係を、撮像素子１３２上から見たときの模式図である。
【００４０】
図５（Ａ）の時刻５０１における被写体と撮像素子１３２上に写る被写体との関係は、図５（Ａ）、（Ｂ）中に示される各符号を用いて、以下の式（２）および式（３）のように表される。
【００４１】
【数２】
2020148999.tif 000004
【００４２】
式（２）を式（３）に代入し、被写体の大きさＸについて解くと、以下の式（４）が得られる。
【００４３】
【数３】
2020148999.tif 000005
【００４４】
同様に、時刻５０２、５０３における被写体と撮像素子１３２上に写る被写体との関係は、それぞれ、以下の式（５）、（６）のように表される。
【００４５】
【数４】
2020148999.tif 000006
【００４６】
式（４）を式（５）に代入し、時刻５０２における撮像素子１３２上に写る被写体（実像の大きさσ２）について解くと、以下の式（７）が得られる。
【００４７】
【数５】
2020148999.tif 000007
【００４８】
フレーム間の被写体の大きさを一定に写すということは、時刻５０１と時刻５０２における被写体の大きさＸが互いに等しいことに相当する。すなわち、式（７）中の実像の大きさσ１に乗算するゲインが１倍ということである。これを数式で示すと、以下の式（８）が得られる。
【００４９】
【数６】
2020148999.tif 000008
【００５０】
式（８）を焦点距離ｆ２について解くと、以下の式（９）が得られる。
【００５１】
【数７】
2020148999.tif 000009
【００５２】
このように、時刻５０１における焦点距離ｆ１を式（９）で表される焦点距離ｆ２へ変更することで、撮像素子１３２上に写る被写体（被写体像）の大きさ（実像の大きさσ１、σ２、σ３）を一定に保つことができる。
【００５３】
以上から、現在のフレームをＮ、前回のフレームをＮ−１と定義すると、式（９）は以下の式（１０）のように表すことができる。
【００５４】
【数８】
2020148999.tif 000010
【００５５】
式（１０）において、ｆＮは現在のフレームにおける焦点距離、ＬＮは現在のフレームにおける撮影距離、ｆＮ−１は前回のフレームにおける焦点距離、ＬＮ−１は前回のフレームにおける撮影距離（被写体距離）である。すなわち、ズーム流し撮りの際に被写体角速度に乗算すべきゲインＧは、以下の式（１１）のように表される。
【００５６】
【数９】
2020148999.tif 000011
【００５７】
なお、被写体距離（撮影距離Ｌ）は、フォーカスレンズ群の位置から算出される被写体距離（相対距離）を用いること、または、距離センサ等の被写体距離を取得可能な別の手段を用いて取得してもよい。
【００５８】
次に、図６を参照して、本実施形態におけるカメラシステム１０の制御方法について説明する。図６の各ステップは、主に、カメラマイコン１４１またはレンズマイコン１１２により実行される。なお各ステップは、カメラマイコン１４１に代えてレンズマイコン１１２により、または、レンズマイコン１１２に代えてカメラマイコン１４１により実行される場合もある。
【００５９】
まずステップＳ６０１において、カメラマイコン１４１は、画面内の距離情報を取得する。カメラマイコン１４１は、例えば、撮像面位相差ＡＦのフォーカス情報（撮像面位相差方式による焦点検出を行う撮像素子１３２）を利用して、デフォーカス量に基づく距離情報を取得する。ただし本発明は、これに限定されるものではなく、位相差検出方式による焦点検出（位相差ＡＦ）を行うＡＦセンサ（不図示）を利用して、距離情報を取得してもよい。
【００６０】
続いてステップＳ６０２において、カメラマイコン１４１は、シフトレンズ１０４の位置（シフトレンズ位置）を位置検出部１０５から取得する。なお、ここで取得するシフトレンズ位置とは、動きベクトル検出部１４５の検出期間と同期した位置検出部１０５の出力の平均である。続いてステップＳ６０３において、カメラマイコン１４１は、動きベクトル検出部１４５から１フレーム前（前回）のフレームと現在のフレームとの間における動きをベクトル（動きベクトル）として取得する。
【００６１】
続いてステップＳ６０４において、カメラマイコン１４１は、交換レンズ１００の角速度検出部１１１とカメラ本体１３０の角速度検出部１７１から角速度を取得する。なお、ここで取得する角速度は、ステップＳ６０２のシフトレンズ位置と同様に、動きベクトル検出部１４５の検出期間と同期した角速度の平均値である。続いてステップＳ６０５において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ６０４にて取得した角速度に基づいて、撮像面上の移動量（像面移動量）を算出する。
【００６２】
続いてステップＳ６０６において、カメラマイコン１４１またはレンズマイコン１１２は、ステップＳ６０１〜Ｓ６０５にて取得した情報に基づいて、被写体ベクトルを求めて被写体角速度を算出する。なお、被写体角速度算出の詳細は、図７を参照して後述する。続いてステップＳ６０７において、カメラマイコン１４１（シャッタ速度算出部１５３）は、流し撮りに適したシャッタ速度（露光時間）を算出する。なお、シャッタ速度算出の詳細は、図８を参照して後述する。
【００６３】
続いてステップＳ６０８において、カメラマイコン１４１は、ズーム流し撮りにおけるズーム操作をカメラシステム１０が自動で設定するか否か（ズームアシストがＯＮであるか否か）を判定する。操作部１３６を介して撮影者によりズーム操作が自動で行われるように設定されている場合（ズームアシストがＯＮの場合）、ステップＳ６０９に進む。一方、操作部１３６を介して撮影者によりズーム操作が手動で行われるように設定されている場合（ズームアシストがＯＦＦの場合）、ステップＳ６１１に進む。
【００６４】
ステップＳ６０９において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ６０６にて算出した被写体角速度に乗算するためのゲイン（調整ゲイン）を算出する。本実施形態において、カメラマイコン１４１は、前述の式（１１）に基づいて調整ゲインを算出する。続いてステップＳ６１０において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ６０９にて算出した被写体角速度の調整ゲインを、ステップＳ６０６にて算出した被写体角速度に乗算する。
【００６５】
ステップＳ６１１において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ６１０またはステップＳ６０６にて算出された被写体角速度と、ステップＳ６０７にて算出されたシャッタ速度とに基づいて、露光期間中にシフトレンズ１０４を駆動するための制御信号を決定する。そしてカメラマイコン１４１およびレンズマイコン１１２は、その制御信号に基づいてシフトレンズ１０４（すなわち、光学補正系）を駆動する。
【００６６】
次に、図７を参照して、ステップＳ６０６の被写体角速度算出について説明する。図７の各ステップは、主に、カメラマイコン１４１またはレンズマイコン１１２により実行される。なお各ステップは、カメラマイコン１４１に代えてレンズマイコン１１２により、または、レンズマイコン１１２に代えてカメラマイコン１４１により実行される場合もある。
【００６７】
まずステップＳ７０１において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ６０２にて取得したシフトレンズ１０４の位置（シフトレンズ位置）を動きベクトル検出部１４５の検出値に加算する。これにより、動きベクトル検出中に手振れ補正制御でシフトレンズ１０４を駆動することで、被写体の像が変動しても本来の被写体の像を求めることができる。続いてステップＳ７０２において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ６０３にて取得した各ベクトル検出枠に対して、ステップＳ６０１にて取得した画面内の距離情報の重み付けを行う。続いてステップＳ７０３において、カメラマイコン１４１は、ベクトル（動きベクトル）のヒストグラムを算出する。
【００６８】
続いてステップＳ７０４において、カメラマイコン１４１は、被写体ベクトルを検出したか否かを判定する。被写体ベクトルを検出した場合、ステップＳ７０５に進み、カメラマイコン１４１は被写体振れ補正制御を行う。一方、被写体ベクトルを検出していない場合、ステップＳ７０８に進み、カメラマイコン１４１は被写体振れ補正制御ではなく手振れ補正制御を行う。
【００６９】
ステップＳ７０５において、カメラマイコン１４１は、被写体ベクトル群の中から最終的に使用する被写体ベクトルを選択する。被写体ベクトルの選択方法としては、例えば、被写体ベクトル群の中から最も合焦したフォーカス枠に近い被写体ベクトルを選択する方法が用いられるが、これに限定されるものではない。続いてステップＳ７０６において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ６０５にて角速度から撮像面上の移動量（像面移動量）へ換算した方法と逆の方法を用いて、被写体ベクトルに基づいて被写体角速度を算出する。
【００７０】
続いてステップＳ７０７において、レンズマイコン１１２の角速度出力部２２２は、ステップＳ７０６にて算出した被写体角速度に、レンズマイコン１１２からカメラマイコン１４１へ送信される値を加算する。レンズマイコン１１２は、カメラマイコン１４１からレンズマイコン１１２へ送信された値と交換レンズ１００の角速度検出部１１１により検出された角速度との差分を積分器２２５で積分し、被写体振れ補正制御の目標制御値（被写体振れ補正量）を算出する。
【００７１】
ステップＳ７０８において、レンズマイコン１１２およびカメラマイコン１４１は、ステップＳ７０４にて被写体ベクトルを検出できていないため、光学補正系の制御方式を手振れ補正制御に切り替える。そしてレンズマイコン１１２は、交換レンズ１００の角速度検出部１１１の角速度を取得する。続いてステップＳ７０９において、レンズマイコン１１２は、例えば任意の周波数帯域でその特性を変更し得る機能を有するＨＰＦを用いて、角速度に含まれる低周波数成分を遮断してから高周波数帯域の信号を出力する。これにより、角速度に重畳したオフセット成分を除去することができる。
【００７２】
続いてステップＳ７１０において、レンズマイコン１１２は、オフセット成分が除去された角速度を所定のゲインで増幅する増幅器、および、位相補償フィルタで構成されたフィルタ回路を用いて、信号処理（利得・位相算出）を行う。続いてステップＳ７１１において、レンズマイコン１１２は、ステップＳ７１０にて信号処理がされた角速度を積分器２０３で積分し、手振れ補正制御の目標制御値（手振れ補正量）を算出する。
【００７３】
次に、図８を参照して、ステップＳ６０７の流し撮りに適したシャッタ速度算出（露光時間算出）について説明する。図８の各ステップは、主に、カメラマイコン１４１またはレンズマイコン１１２により実行される。なお各ステップは、カメラマイコン１４１に代えてレンズマイコン１１２により、または、レンズマイコン１１２に代えてカメラマイコン１４１により実行される場合もある。
【００７４】
まずステップＳ８０１において、カメラマイコン１４１は、操作部１３６を介して撮影者によって設定された背景流し効果の設定値を取得する。続いてステップＳ８０２において、カメラマイコン１４１は、レンズマイコン１１２から送信された焦点距離を、マウント接点部１１５、１４４を介して取得する。続いてステップＳ８０３において、カメラマイコン１４１は、角速度検出部１７１により検出された角速度（カメラ角速度）を取得する。なお、カメラマイコン１４１は、交換レンズ１００の角速度検出部１１１により検出された角速度を取得してもよい。
【００７５】
続いてステップＳ８０４において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ７０６にて算出された被写体角速度を取得する。続いてステップＳ８０５において、ステップＳ８０１〜Ｓ８０４にて取得した各データを用いて、前述の式（１）に基づきシャッタ速度（第１露光時間）を算出する。ここで、シャッタ速度の設定方式を自動設定と手動設定とのいずれかを選択できるように表示し、流し撮りに慣れている撮影者は手動でシャッタ速度を任意に設定可能に構成してもよい。
【００７６】
続いてステップＳ８０６において、カメラマイコン１４１は、最大補正角度を取得する。続いてステップＳ８０７において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ８０６にて取得した最大補正角度に基づいて、シャッタ速度（第２露光時間）を算出する。
【００７７】
続いてステップＳ８０８において、カメラマイコン１４１は、被写体振れ補正を優先させるか否かを判定する。被写体振れ補正を優先させる場合、ステップＳ８０９に進む。一方、被写体振れ補正を優先させない場合、ステップＳ８１３に進む。
【００７８】
ステップＳ８０９において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ８０５にて算出した第１露光時間がステップＳ８０７にて算出した第２露光時間以上であるか否かを判定する。第１露光時間が第２露光時間以上である場合（第１露光時間≧第２露光時間）、ステップＳ８１０に進む。一方、第１露光時間が第２露光時間よりも短い場合（第１露光時間＜第２露光時間）、ステップＳ８１３に進む。
【００７９】
ステップＳ８１０において、カメラマイコン１４１は、第１露光時間と第２露光時間との差分が所定の閾値未満であるか否かを判定する。第１露光時間と第２露光時間との差分が所定の閾値よりも大きい場合、ステップＳ８１１に進む。一方、第１露光時間と第２露光時間との差分が所定の閾値未満である場合、ステップＳ８１２に進む。
【００８０】
ステップＳ８１１において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ８０５にて算出した第１露光時間を設定するとともに、第１露光時間を設定したことを示すメッセージを表示する。ステップＳ８１２において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ８０７にて算出した第２露光時間を設定する。ステップＳ８１３において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ８０５にて算出した第１露光時間を設定する。続いてステップＳ８１４において、カメラマイコン１４１は、ステップＳ８１１〜Ｓ８１３のいずれかで設定された第１露光時間または第２露光時間に基づいて露出設定を行う。
【００８１】
本実施形態によれば、ズーム流し撮りの際に、背景が放射状に流れて被写体振れのない綺麗な流し撮り写真を簡単に撮影することができる。
【００８２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、画像の動きベクトルを用いて被写体角速度に乗算するゲインＧを算出する点で、被写体距離（撮影距離Ｌ）を用いてゲインＧを算出する第１の実施形態とは異なる。なお本実施形態において、その他の構成や動作は第１の実施形態と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００８３】
図７のステップＳ７０４において、カメラマイコン１４１は、被写体ベクトルを検出したか否かを判定する。例えば、図４（Ａ）のような撮影シーンにおけるベクトルのヒストグラムが図４（Ｂ）であり、ベクトル群４０２が被写体ベクトル群であると判定される。シフトレンズ１０４による被写体振れ補正では、被写体ベクトル群４０２の中から最終的に１つのベクトルを選択する。このとき、ゲインＧの算出では撮影画角における被写体の大きさを算出するため、被写体ベクトル群４０２と判定されたベクトル部分が撮影画角に対する面積を算出すればよい。これを撮影フレーム毎に算出を行い、ゲインＧとしては１フレーム前との変化量をゲイン値として持ち、ゲインＧをステップＳ７０７にて算出された被写体角速度に乗算すればよい。
【００８４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、被写体距離（撮影距離Ｌ）または画像の動きベクトルを選択的に用いて被写体角速度に乗算するゲインＧを算出する点で、第１の実施形態および第２の実施形態とは異なる。なお本実施形態において、その他の構成や動作は第１の実施形態と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００８５】
第１の実施形態では、被写体距離を例えばカメラ本体１３０の撮像面位相差ＡＦの制御情報（撮像素子１３２からの出力信号）から取得する。その場合、カメラ本体１３０に装着される交換レンズ１００の絞り値などによっては、正しく被写体距離を算出することができず、信頼度の低い距離情報を取得してゲインＧを算出してしまう可能性がある。その場合、第２の実施形態にて説明した撮影画像の動きベクトルに基づいて算出されたゲインＧを用いる。また、動きベクトルも同様に検出精度が低い場合があり、例えば撮影輝度がＥＶ０のような暗い撮影環境下であると、画像が低コントラストのためベクトル検出精度が低くなる。このようなベクトルの信頼度が低い場合、撮影者に対して適切な撮影環境下での撮影を指示するメッセージを液晶パネル（ＬＣＤ）１４０に表示する。
【００８６】
このように各実施形態において、制御装置（レンズマイコン１１２、カメラマイコン１４１）は、算出手段（流し撮り制御部１２２、ズーム流し撮り制御部１５４）および補正手段（手振れ補正制御部１２１、ズーム流し撮り制御部１５４）を有する。算出手段は、流し撮りの際に画像における被写体の大きさの変化を軽減するための焦点距離の変化量を算出する。補正手段は、振れ検出手段（角速度検出部１１１、１７１）により検出された振れに基づいて、振れを補正する振れ補正手段（シフトレンズ１０４、ドライバ１１３）を制御するための振れ補正量を算出する。補正手段は、焦点距離の変化量に基づいて振れ補正量を変更する。
【００８７】
好ましくは、算出手段は、画像の第１のフレームと第２のフレーム（互いに異なるフレーム画像）のそれぞれにおける被写体の大きさの変化を軽減するための焦点距離の変化量を算出する。また好ましくは、算出手段は、焦点距離の変化量に基づく可変ゲイン（ゲインＧ）を用いて被写体角速度を算出する。より好ましくは、補正手段は、被写体角速度に基づいて振れ補正手段を制御する。
【００８８】
また好ましくは、算出手段は、被写体距離（撮像者から被写体までの距離、撮影距離Ｌ）に基づいて可変ゲインを算出する。より好ましくは、被写体距離は、位相差検出方式による焦点検出を行うＡＦセンサを用いて取得される。また好ましくは、被写体距離は、撮像面位相差方式による焦点検出を行う撮像素子を用いて取得される。また好ましくは、算出手段は、画像の動きベクトルに基づいて可変ゲインを算出する。また好ましくは、算出手段は、被写体距離または画像の動きベクトルに基づいて可変ゲインを算出する。より好ましくは、算出手段は、被写体距離の精度が所定の精度よりも高い場合、被写体距離に基づいて可変ゲインを算出し、被写体距離の精度が所定の精度よりも低い場合、動きベクトルに基づいて可変ゲインを算出する。
【００８９】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【００９０】
各実施形態において、ズーム流し撮りの際におけるズーム操作を自動設定しながらも適切な被写体振れ補正量を設定可能である。このため各実施形態によれば、ズーム流し撮りの際に、精度良く被写体振れを補正することが可能な制御装置、撮像装置、レンズ装置、制御方法、および、プログラムを提供することができる。
【００９１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１１２  レンズマイコン（制御装置）
１２１  手振れ補正制御部（補正手段）
１２２  流し撮り制御部（算出手段）
１４１  カメラマイコン（制御装置）
１５４  ズーム流し撮り制御部（算出手段、補正手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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