(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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振れ量から振れ補正手段の振れ補正量を演算する補正量演算手段と、前記振れ補正量に従って前記振れ補正手段を制御する制御手段と、を有する像ブレ補正装置であって、
前記補正量演算手段は、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を検出する位置検出手段から出力される位置検出信号を入力として、前記平行振れを演算する推定器を有することを特徴とする像ブレ補正装置。
【請求項２】
前記推定器は、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示す前記位置検出信号を出力変数とし、前記振れ補正手段への駆動推力を示す駆動指示信号を入力変数として前記平行振れの演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
【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、
前記補正量演算手段は、
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前記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、
前記推定器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、
前記制御手段は、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制御することを特徴とする請求項１または２に記載の像ブレ補正装置。
【請求項４】
前記第２の補正量算出手段は、
前記推定器によって算出した前記平行振れの推定速度と、前記角速度検出手段による角速度検出信号から補正係数を演算する補正係数演算手段と、
前記補正係数演算手段による前記補正係数を用いて、前記第１の補正量算出手段の出力を補正する出力補正手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の像ブレ補正装置。
【請求項５】
前記装置の振れの角速度から検出される揺れ状態を閾値と比較し、前記推定器のゲインを変更するゲイン決定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
【請求項６】
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可変ゲイン手段と、
前記装置の振れの角速度から検出される揺れ状態により前記可変ゲイン手段のゲインを変更するゲイン決定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
【請求項７】
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と、
前記装置の振れの角速度から揺れ状態を検出して閾値と比較する判定手段と、
前記判定手段の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設定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
【請求項８】
前記推定器はカルマンフィルタを用いた推定器であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
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振れ量から振れ補正手段の振れ補正量を演算する補正量演算手段と、前記振れ補正量に従って前記振れ補正手段を制御する制御手段と、を有する像ブレ補正装置にて実行される像ブレ補正方法であって、
前記振れ補正手段を構成する被駆動部の位置を位置検出手段により検出する位置検出ステップと、
前記補正量演算手段が、前記被駆動部への駆動指示信号および前記位置検出手段から出力される位置検出信号を入力として、推定器を用いて前記平行振れを演算する補正量演算ステップを有することを特徴とする像ブレ補正方法。
【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。
角速度計で手振れのうち角度振れを検知し、像ブレ補正用レンズ（以下、補正レンズという）や撮像素子を駆動して像ブレを低減させる防振制御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、平行振れに対して高精度な画像ブレ補正を行える像ブレ補正装置およ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、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振れ量から振れ補正手段の振れ補正量を演算する補正量演算手段と、前記振れ補正量に従って前記振れ補正手段を制御する制御手段と、を有する像ブレ補正装置であって、前記補正量演算手段は、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を検出する位置検出手段から出力される位置検出信号を入力として、前記平行振れを演算する推定器を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、平行振れ検出用のセンサを新たに追加することなく、小型で機動性が高く、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】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９】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１０】本発明の第２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１１】本発明の第２実施形態に係る平行振れ補正演算を説明するタイミングチャートである。
【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】本発明の第３実施形態に係る揺れ状態判定部の処理を説明する図である。
【図１４】本発明の第４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１５】本発明の第５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１６】本発明の第６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１７】本発明の第６実施形態に係る防振制御を説明するための図である。
【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。撮像素子１０７は撮像光学系により結像された被写体像を画像に変換する。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、角速度検出信号は補正量演算部に出力される。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に送られていた。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の物理センサの代わりに、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が、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でもよい。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。
【００１４】
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。各ボール１０の転動により、シフトレンズホルダ４１６は光軸に垂直な方向に、ベース４０１に対して自由に移動可能に支持される。
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
次に、振れ補正機構およ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】
0005822548.tif 000002
【００１９】
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】
0005822548.tif 000003
【００２０】
状態変数を以下のように定義する。
【数３】
0005822548.tif 000004
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】
0005822548.tif 000005
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】
0005822548.tif 000006
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】
0005822548.tif 000007
【００２１】
式（３）のＡ乃至Ｄ、Ｇは、下式（５）のように表される。
【数７】
0005822548.tif 000008
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】
0005822548.tif 000009
【００２２】
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】
0005822548.tif 000010
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】
0005822548.tif 000011
【００２３】
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。
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。
【００２４】
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、ズームおよ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。駆動指示信号は振れ補正部１１１の駆動量に係る情報を含み、その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、および、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。
【００２７】
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およ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。
【００２８】
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にはズームおよ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。
【００２９】
次に、比較部９０８が算出する補正量について説明する。
図８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（１１０１ｐ参照）を定めた場合の回転半径をＬ（１１０２ｐ参照）と記す。これらの関係は、以下の（９）および（１０）式で表される。
【数１１】
0005822548.tif 000012
Ｖは速度を表し、ωは角速度を表す。尚、回転半径Ｌ（１１０２ｐ参照）は、回転中心１１０１ｐ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。
【００３０】
（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。
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】
0005822548.tif 000013
（１１）式の右辺第１項のｆ、βは撮像光学系のズームおよ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、ズームおよ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】
0005822548.tif 000014
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。
【００３１】
次に、図９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９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、Ｓ１２０１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Ｓ１２０２へ進み、ＯＦＦ状態であればＳ１２１９へ処理を進める。Ｓ１２０２で、ＣＰＵ１０６は角速度計１０８の検出信号を取り込む。次のＳ１２０３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、Ｓ１２０４へ進み、振れ補正が可能な状態でない場合、Ｓ１２１９へ処理を進める。Ｓ１２０３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。
【００３２】
Ｓ１２０４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。次にＳ１２０５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Ｓ１２０６で比較部９０８は、動画撮影用の回転半径を演算し、Ｓ１２０７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。
【００３３】
次にＳ１２０８では、Ｓ１２０４にて得られた角度の情報と、ズームおよ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Ｓ１２０９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、Ｓ１２１０へ処理を進め、静止画撮影モードの場合、Ｓ１２１１へ処理を進める。Ｓ１２１０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。Ｓ１２１１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Ｓ１２１２に処理を進め、ＳＷ２がＯＦＦ状態であればＳ１２１３に処理を進める。
Ｓ１２１２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。Ｓ１２１３でＣＰＵ１０６はＳＷ１の状態を調べ、ＳＷ１がＯＮ状態であればＳ１２１４に処理を進め、ＳＷ１がＯＦＦ状態であればＳ１２１６に処理を進める。Ｓ１２１４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、Ｓ１２１５に処理を進め、ＡＦ動作が完了していない場合、Ｓ１２１６に処理を進める。
Ｓ１２１５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Ｓ１２１６では、平行振れ補正量にゼロが設定される。Ｓ１２１０、Ｓ１２１２、Ｓ１２１５、Ｓ１２１６の後、Ｓ１２１７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。Ｓ１２１８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、Ｓ１２１９では補正レンズの駆動が停止される。Ｓ１２１８、Ｓ１２１９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。
【００３４】
以上のように第１実施形態では、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、振れ補正部への駆動推力を入力変数として、オブザーバを用いて、被駆動部の絶対速度、および被駆動部と固定部との相対変位が推定される。そして推定平行速度が算出されて、平行振れ補正量が得られる。上述のように振れ補正機構とその駆動手段を利用できるので、加速度計等を新たに設ける必要がない。したがって、構成部品を増やすことなく、コンパクト化と低コスト化が実現でき、角度振れの補正と平行振れの補正を同時に行える。
平行振れの検出用に加速度センサを用いる従来の構成では、加速度センサの取り付け位置に工夫が必要であった。本来、平行振れ補正のために検出すべき加速度はレンズ主点位置での加速度である。しかし、撮影レンズの周辺に十分なスペースがなく、加速度センサの取り付けが難しい場合には、レンズ主点位置や光軸中心から離れた場所（カメラボディ内の制御基板等）に加速度センサを取り付けなければならない。このため、加速度検出信号や平行振れ量の検出精度に問題を生じるおそれがある。これに対して、本実施形態では、振れ補正機構の部分について平行振れ量を算出できるので、レンズ主点位置に近く、光軸中心における平行振れ量を算出可能であり、平行振れ補正の精度を高めることができる。
【００３５】
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。
【００３６】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。
図１０は第２実施形態に係る防振制御装置の構成例を示す。なお、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でそれらの詳細な説明を省略し、第１実施形態との相違点を主として説明する。このことは、後述する他の実施形態でも同様である。
第２実施形態では、推定器９０５が算出した推定平行速度を積分した平行変位の信号に基づいて平行振れ補正を行う。また、第２スイッチＳＷ２の状態に応じて平行振れ補正のＯＮ／ＯＦＦを設定し、かつＳＷ２の操作直前にて所定以上の姿勢変化があったか否かを角速度計１０８の検出信号で判定し、撮影動作中の平行振れ補正のＯＮ／ＯＦＦを設定している。
【００３７】
そのため、図６と図１０の違いは以下の通りである。
（１）  ＳＷ２の操作情報１３０１が参照されること。
（２）  図６に示したＨＰＦ積分フィルタ９０９、利得調整部９１０、出力補正部９１１、ＨＰＦ位相調整部９０４、角速度ＢＰＦ部９０６、平行速度ＢＰＦ部９０７、比較部９０８がないこと。平行振れ補正量の算出のためＨＰＦ積分フィルタ１３０２、敏感度調整部１３０３が設けられていること。
（３）  ＳＷ２の操作情報１３０１による信号切り替え部１３０４が設けられていること。
（４）  姿勢変化判定部１３０５と、その出力による信号切り替え部１３０６が設けられていること。
【００３８】
角度振れ補正については、第１実施形態の場合と同様であるため、以下では、平行振れ補正について説明する。
推定器９０５からの推定平行速度はＨＰＦ積分フィルタ１３０２に入力される。ＨＰＦ積分フィルタ１３０２を構成するＨＰＦは入力信号のＤＣ成分をカットし、この信号は積分によって平行変位信号に変換され、敏感度調整部１３０３に入力される。敏感度調整部１３０３は、ズームおよびフォーカスの位置情報９０２より求まる撮影倍率に基づいてＨＰＦ積分フィルタ１３０２の出力を増幅し、平行振れの補正目標値を算出する。
ＳＷ２の操作情報１３０１は、信号切り替え部１３０４に送られる。信号切り替え部１３０４は、ＳＷ２の操作情報１３０１を参照して、ゼロまたは敏感度調整部１３０３の出力を選択して後段の信号切り替え部１３０６に出力する。つまり、ＳＷ２がＯＮ状態である場合、敏感度調整部１３０３の出力が選択され、信号切り替え部１３０４は平行振れ量を出力する。また、ＳＷ２がＯＦＦ状態である場合、信号切り替え部１３０４はゼロを選択し、平行振れ補正を行わないようにする。これは、推定器９０５による推定平行速度は、撮像装置の姿勢変化に伴って生じる重力加速度の影響を少なからず受けているため、姿勢変化が大きいと重力加速度の影響により、平行速度の誤推定が生じてしまうからである。多くの場合、撮影者はＳＷ２の操作中に大きな姿勢変化を行わないので、ＳＷ２のＯＮ状態にて適切な平行振れ量の算出が可能となって、平行振れ補正が行われる。
【００３９】
姿勢変化判定部１３０５は、ＨＰＦ積分フィルタ９０１の出力である角度信号を用いて撮像装置の姿勢変化を判定するが、制御サンプリング毎に所定時間内での角度信号の変化量を算出する。また、ＳＷ２の操作情報１３０１も姿勢変化判定部１３０５に入力され、ＳＷ２がＯＮ状態である間、ＳＷ２がＯＦＦからＯＮの状態に切り替わる直前での姿勢判定情報が保持される。これは、ＳＷ２がＯＮ状態の間、即ち撮影動作中に平行振れ補正のＯＮ／ＯＦＦ状態が切り替わることによる防振制御性能の低下を防止するためである。
信号切り替え部１３０６は、姿勢変化判定部１３０５の出力に応じて、ゼロまたは信号切り替え部１３０４の出力を選択して出力する。つまり、姿勢変化判定部１３０５によって、ＳＷ２の押下時に姿勢変化が閾値以上であると判定された場合、判定結果を示す出力に従って、信号切り替え部１３０６はゼロを選択する。また、ＳＷ２の押下時に姿勢変化が閾値未満であると判定された場合、信号切り替え部１３０４の出力が選択される。
ＨＰＦ積分フィルタ１３０２にもＳＷ２の操作情報１３０１が入力され、ＳＷ２のＯＮ状態によってＨＰＦ積分フィルタ１３０２の出力がゼロに初期化される。これは、平行振れ補正が作動した直後、駆動部１１０に入力する振れ補正量がステップ的に変化してしまわないように防ぐためであり、ＳＷ２がＯＦＦからＯＮの状態に切り替わると平行振れ補正量が初期化される。
【００４０】
図１１は平行振れ補正について姿勢変化やＳＷ２の操作による動作を例示した図である。敏感度調整部１３０３の出力１４０１の時間的変化と、信号切り替え部１３０６の出力信号（平行振れ補正量）１４０２、１４０３の時間的変化を示す。図１１（Ａ）に示す信号１４０２は、ＳＷ２の押下まではゼロであって、押下後に出力１４０１と相似する変化を示す。また、図１１（Ｂ）に示す信号１４０３はゼロを示す。
図１１（Ａ）の場合、ＳＷ２の押下時には大きな姿勢変化は起こっていないため、平行振れ補正が行われる。撮影準備中にはＳＷ２がＯＦＦ状態であり、信号１４０２のレベルはゼロを示す。ＳＷ２の押下のタイミングで平行振れ補正量はゼロに初期化され、初期値をゼロとするオフセットが算出される。信号１４０２は出力１４０１からオフセット分を減算したレベルを示し、撮影動作が完了するまで、このオフセットが減算された平行振れ補正量が演算される。これに対して、図１１（Ｂ）のように、ＳＷ２の押下時に大きな姿勢変化が起こっている場合、平行振れ補正が行われないように設定される。ＳＷ２の押下のタイミングで信号１４０３のレベルはゼロに設定されて、撮影動作が完了するまでの間、平行振れ補正量はゼロに保持される。
【００４１】
第２実施形態では、ＳＷ２の押下時（静止画撮影の動作中）にしか平行振れ補正はできないが、第１実施形態の平行振れ補正の方法を組み合わせてもよい。つまり、ＳＷ２の押下による静止画撮影の動作中には上記説明した平行振れ補正が行われる。また、ＳＷ２の押下前の撮影準備中や動画撮影においては、第１実施形態で説明した回転半径を用いた平行振れ補正が行われる。こうして、状況に応じた適切な平行振れ補正が可能となる。
第２実施形態によれば、ＳＷ２の操作状態、つまりレリーズボタン１０５が全押し状態であるか否かに応じて、平行振れ補正についてのＯＮ／ＯＦＦ設定を切り替えることができる。これにより、撮影動作中の重力加速度の影響を除去した平行振れ補正が可能となる。よって、第１実施形態で説明した、回転半径を用いた平行振れ補正に比べて、より精度の高い平行振れ補正を行えるので、静止画撮影動作中の防振性能が向上する。
【００４２】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態を説明する。
第３実施形態に係る防振制御装置が、図６の第１実施形態に係る防振制御装置と相違する点は推定器の構成である。第３実施形態では、図６に破線の矢印で示すように、推定器１５０１に、駆動部１１０の駆動指示信号とホール素子の出力とともに、角速度計１０８の出力が入力される。
図１２は、推定器１５０１での内部処理を示すブロック図である。第３実施形態における平行速度推定器は、以下の点で図７に示す構成例と異なる。
（１）角速度計１０８の出力を入力として揺れ状態を判定する、揺れ状態判定部１６０１が設けられていること。
（２）揺れ状態判定部１６０１の出力を入力とするカルマンゲイン決定部１６０４が設けられており、その出力はカルマンフィルタ１００１に送られ、カルマンゲイン決定部１６０４で設定されたカルマンゲインを用いて平行速度が推定されること。
【００４３】
以下、推定平行速度の算出処理を説明する。
揺れ状態判定部１６０１は角速度計１０８の出力を取得して揺れ状態量を算出し、カルマンゲイン決定部１６０４に出力する。揺れ状態判定部１６０１では、角速度計１０８の出力が絶対値処理部１６０２で絶対値に変換された後、ＬＰＦ処理部１６０３で高周波成分がカットされる。ＬＰＦ処理された信号は揺れ状態量として演算される。
【００４４】
揺れ状態判定部１６１０の処理について図１３を参照して説明する。図１３（Ａ）は、
角速度計１０８の出力１７０１と、絶対値処理部１６０２の出力１７０２の時間的変化を例示する。図１３（Ｂ）はＬＰＦ処理部１６０３の出力１７０３の時間的変化を例示する。
図１３（Ａ）に示す角速度計１０８の出力１７０１は、絶対値処理部１６０２にて絶対値変換され、出力１７０２が得られ、さらにＬＰＦ処理部１６０３にて、高周波成分をカットされる。ＬＰＦ処理部１６０３を構成する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、図１３（Ｂ）に示す出力１７０３が得られる。なお、ＬＰＦ処理部１６０３は所定期間に亘る移動平均を演算する構成でもよい。
図１３（Ｂ）に示す期間ＴＡ乃至ＴＤのうち、期間ＴＢは手振れが非常に大きな状態を示す。この場合、ＬＰＦ処理部１６０３の出力は大きな値で留まるように出力される。また、期間ＴＤは手振れが非常に小さな状態を示す。この場合、ＬＰＦ処理部１６０３の出力は小さな値で留まるように出力される。
【００４５】
ＬＰＦ処理部１６０３の出力、即ち揺れ状態判定部１６０１の出力は、カルマンゲイン決定部１６０４に入力される。カルマンゲイン決定部１６０４は揺れ状態に合わせて設定されているカルマンゲインを選択し、カルマンフィルタ１００１のパラメータを設定する。カルマンゲイン決定部１６０４では、図１３（Ｂ）に示すＴｈ３、Ｔｈ２、Ｔｈ１のように、揺れ状態の判定閾値が予め設定されている。ＬＰＦ処理部１６０３の出力値をこれらの判定閾値と比較して、どの範囲内にあるかを示す比較結果に応じてカルマンゲインが設定される。すなわち、本例では、Ｔｈ３を超える範囲と、Ｔｈ３とＴｈ２の間の範囲、Ｔｈ２とＴｈ１との間の範囲、Ｔｈ１未満の範囲についてそれぞれカルマンゲインの値がメモリに記憶されている。
【００４６】
揺れ状態に応じて適切な平行速度が推定できるように、揺れ状態量に応じたカルマンゲインが予め求められている。角速度から求めた揺れ状態量に応じて、外乱を事前に予測することで、カルマンゲインを予め設定しておくことができる。本例では、揺れ状態の判定を角速度で行っている。例えば角速度が非常に大きく、平行速度が非常に小さい場合や、角速度が非常に小さく、平行速度が非常に大きい場合には、この揺れ状態判定は平行振れ推定のための適切な値にはなっていない。しかしながら、通常の手持ち撮影の場合、角度振れが非常に小さくて平行振れが非常に大きいという状況は殆どなく、角速度によって求められた揺れ状態量は外乱と相関関係を持っている。よって、角速度から求めた揺れ状態量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、揺れの状況に応じて適切な推定平行速度が得られ、平行振れ補正による防振性能が向上する。
【００４７】
［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態を説明する。
図１４は第４実施形態に係る防振制御装置の推定器１５０１の構成例を示すブロック図である。図１２と図１４の違いは以下の通りである。
（１）カルマンゲイン決定部１６０４に代えて、入力ゲイン決定部１８０１が設けられており、入力可変ゲイン部１８０２、１８０３を制御すること。
（２）入力可変ゲイン部１８０２、１８０３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。
【００４８】
第４実施形態では、揺れ状態判定部１６０１の出力が入力ゲイン決定部１８０１に入力される。入力可変ゲイン部１８０２は、入力ゲイン決定部１８０１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１８０３は、入力ゲイン決定部１８０１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、揺れ状態判定部１６０１の出力が大きい場合、カルマンフィルタ１００１が算出する推定平行速度は大きくなり、揺れ状態判定部１６０１の出力が小さい場合、カルマンフィルタ１００１が算出する推定平行速度は小さくなる。
【００４９】
揺れ状態に応じて適切な平行速度を推定できるように、揺れ状態量に応じてカルマンフィルタ１００１への入力信号のゲインが予め求められており、入力ゲイン決定部１８０１がゲイン値を保持している。揺れが非常に大きい場合、カルマンフィルタ１００１からの推定値をそのまま使用してもよいが、揺れが非常に小さい場合には、カルマンフィルタ１００１からの推定値が小さくなるようにゲインが設定される。これは、揺れが小さいとき、カルマンフィルタからの平行速度推定値の推定精度が低い場合、誤推定のおそれが生じるためである。つまり、実際の平行速度が小さいにも関わらず、推定平行速度が大きい値で設定されると、平行振れ補正の過補正のため防振性能が低下してしまう。これを防止するために前記のゲイン設定が行われる。通常の手持ち撮影の場合、角度振れが非常に小さくて平行振れが非常に大きいという状況は少ないので、角度振れが非常に小さい場合、平行振れ補正量が大きくなり過ぎないように規制される。
【００５０】
第４実施形態によれば、角速度検出信号から求めた揺れ状態量に応じて、予め設定しておいたカルマンフィルタ１００１への入力信号のゲインを変更することで、平行速度の誤推定による、平行振れ補正の防振性能の低下を防止できる。
【００５１】
［第５実施形態］
次に本発明の第５実施形態を説明する。
図１５は第５実施形態に係る防振制御装置の推定器１５０１の構成例を示すブロック図である。図１２と図１５の違いは以下の通りである。
（１）カルマンゲイン決定部１６０４に代えて、可変フィルタカットオフ周波数設定部１９０１が設けられており、可変ＨＰＦ１９０２、１９０３を制御すること。
（２）可変ＨＰＦ１９０２、１９０３は、ホール素子出力（相対変位）と駆動指示信号に対してそれぞれＨＰＦ処理を施した信号を出力すること。
【００５２】
第５実施形態では、揺れ状態判定部１６０１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）１９０１に入力され、その出力は可変ＨＰＦ１９０２と可変ＨＰＦ１９０３にそれぞれ送られる。ホール素子の出力（相対変位）を処理する可変ＨＰＦ１９０２は、カットオフ設定部１９０１の出力に応じてカットオフ周波数が変更され、フィルタ処理後の信号をカルマンフィルタ１００１に出力する。また、駆動指示信号を処理する可変ＨＰＦ１９０３は、カットオフ設定部１９０１の出力に応じてカットオフ周波数が変更され、フィルタ処理後の信号を推力変換部１００２に出力する。カットオフ設定部１９０１での、揺れ状態量に応じたカットオフ周波数の設定に従って、揺れ状態判定部１６０１の出力が大きい場合、カルマンフィルタ１００１により算出される推定平行速度は低域ゲインがカットされることなく算出される。また、揺れ状態判定部１６０１の出力が小さい場合、低域ゲインが小さくされた推定平行速度が算出される。
【００５３】
揺れ状態に応じて適切な平行速度が推定できるように、揺れ状態量に応じてホール素子の出力（相対変位）と駆動指示信号に対するそれぞれの可変ＨＰＦのカットオフ周波数が予め設定されている。これにより、揺れ状態量に応じて適切な平行速度推定が可能である。揺れ状態量が閾値以上である場合には、可変ＨＰＦのカットオフ周波数を低く設定し、カルマンフィルタ１００１による推定値をそのまま使用してよい。しかし、揺れ状態量が閾値未満である場合には、可変ＨＰＦのカットオフ周波数を大きく設定することで、カルマンフィルタ１００１の推定値の低域ゲインが小さくなるよう設計されている。これは、揺れが小さくカルマンフィルタ１００１の平行速度の推定精度が低い場合、誤推定のおそれが生じるからである。つまり、実際の平行速度が小さいにも関わらず、推定平行速度が大きい値で演算された場合、平行振れ補正の過補正のため防振性能が低下してしまう。そこで、前記した可変ＨＰＦのカットオフ周波数の設定により、過補正を防止することができる。通常の手持ち撮影の場合、角度振れが非常に小さくて平行振れが非常に大きいという状況は少ないので、角度振れが非常に小さい場合、平行振れ補正の推定値の低域特性について誤演算を防ぐようにフィルタ設定が行われる。
【００５４】
第５実施形態によれば、角速度から求めた揺れ状態量に応じて、カルマンフィルタ１００１への入力信号を処理する可変ＨＰＦのカットオフ周波数を変更することにより、平行速度の誤推定を防止し、平行振れ補正の防振性能を向上させることができる。
【００５５】
［第６実施形態］
次に本発明の第６実施形態を説明する。
図１６は第６実施形態に係る防振制御装置の構成例を示す。
第６実施形態では、第１実施形態のように角度振れ補正と平行振れ補正を、駆動部１１０と振れ補正部１１１で行うのではなく、角度振れ補正と平行振れ補正を分けて行う。つまり、角度振れ補正については駆動部１１０と振れ補正部１１１で行い、平行振れ補正については画像切り出し振れ補正部２００１で行う。画像切り出し振れ補正部２００１は、出力補正部９１１の出力する平行振れ補正量に従い、撮像素子１０７の出力から生成された撮影画像のうち、出力領域をシフトさせて防振処理を行う。
【００５６】
図６と図１６の違いは以下の通りである。
（１）図１６には図６に示す加算部９１２がなく、駆動部１１０には敏感度調整部９０３の出力が入力されること。
（２）画像切り出し振れ補正部２００１には、出力補正部９１１の出力が入力されること。
【００５７】
図１７は、画像切り出し振れ補正部２００１の処理により、撮像素子１０７の出力を用いて生成される撮影画像のうち、出力領域をシフトさせて防振処理を行う様子を説明する図である。
図１７は、ある時刻ｔ１に撮影した撮像素子１０７の出力画像２１０１ａと、その後、所定時間が経過した後（例えば１／３０秒後）の時刻ｔ２に撮影した撮像素子１０７の出力画像２１０１ｂを示す。撮影光軸を偏心させて画像ブレを補正する振れ補正手段が設けられていない場合、これらの２つの画像は角度振れと平行振れにより構図が異なる。図１６の構成では、角度振れ補正を駆動部１１０と振れ補正部１１１で行っており、角度振れは補正されているので、残る平行振れによって構図が異なることになる。
【００５８】
出力補正部９１１は水平方向と垂直方向のそれぞれの平行振れ補正量を画像切り出し振れ補正部２００１に出力する。画像切り出し振れ補正部２００１は、撮影フレーム毎に水平方向と垂直方向のそれぞれの画像切り出し移動量（矢印２１０２ｙ、矢印２１０２ｐ参照）を算出し、画像切り出しの移動量分（矢印２１０２参照）だけ画像切り出し位置を移動（シフト）させる。つまり、矢印２１０２は平行振れに対応した移動量および補正方向のベクトルを表している。これにより、画像２１０１ａの撮影時刻ｔ１における画像切り出し範囲は画像２０１３に示す範囲となる。撮影時刻ｔ２の画像２１０１ｂにおける画像切り出し範囲も画像２０１３に示す範囲となり、主被写体である花（画像２１０４参照）に対して、像ブレなく動画撮影が行える。撮影フレーム毎に画像切り出しによって平行振補正を行うことで、動画撮影中の平行振れ補正を角度振れ補正と同時に行うことができる。
【００５９】
第６実施形態では、角度振れ補正については撮影光軸を偏心させて画像ブレを補正する振れ補正手段を用いる。また平行振れ補正については、撮影画像の出力領域を変更して防振処理を行う画像切り出し振れ補正手段を用いる。これにより、角度振れ補正用の駆動範囲と平行振れ補正用の駆動範囲をそれぞれに確保できる。したがって、画像ブレ補正の駆動範囲を大きくすることができるので、防振制御範囲の不足により制御端付近で防振制御性能が急激に低下しないように防止できる。
【符号の説明】
【００６０】
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
１００１  カルマンフィルタ
１６０１  揺れ状態判定部
１６０４  カルマンゲイン決定部
１８０１  入力ゲイン決定部
１８０２，１８０３  入力可変ゲイン部
１９０１  可変フィルタカットオフ周波数設定部
１９０２，１９０３  可変ＨＰＦ
【図１】
0005822548.tif 000015
【図２】
0005822548.tif 000016
【図３】
0005822548.tif 000017
【図４】
0005822548.tif 000018
【図５】
0005822548.tif 000019
【図６】
0005822548.tif 000020
【図７】
0005822548.tif 000021
【図８】
0005822548.tif 000022
【図９】
0005822548.tif 000023
【図１０】
0005822548.tif 000024
【図１１】
0005822548.tif 000025
【図１２】
0005822548.tif 000026
【図１３】
0005822548.tif 000027
【図１４】
0005822548.tif 000028
【図１５】
0005822548.tif 000029
【図１６】
0005822548.tif 000030
【図１７】
0005822548.tif 000031