(57)【要約】【課題】  本発明では、光学的ブレ補正のセンタバイアスを強める場合に、制御安定性の低下を防止する技術を提供する。【解決手段】  本発明の撮影レンズは、ブレ補正光学系、振動検出部、情報取得部、制御部、およびセンタバイアス部を備える。ブレ補正光学系は、像面ブレを光学的に補正する。振動検出部は振動検出信号を出力する。情報取得部は、コマ間の動きを示す画像動き信号を取得する。制御部は、振動検出信号によるブレ補正のフィードフォワード制御と、画像動き信号によるブレ補正のフィードバック制御とで像面ブレを軽減する。センタバイアス部は、ブレ補正光学系の中心変位をブレ補正にフィードバックしてブレ補正光学系を中心付勢する。この制御部は、センタバイアス部のフィードバックゲインの増加時に画像動き信号のフィードバックゲインを低減する。【選択図】      図１ 
2005043808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラの撮像面に被写体像を形成する撮影レンズであって、
前記撮像面における前記被写体像の像面ブレを光学的に補正するためのブレ補正光学系と、
振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部と、
前記カメラの撮像画像を解析して得られる画像動き信号を情報取得する情報取得部と、
前記振動検出信号による前記ブレ補正光学系のフィードフォワード制御と、前記画像動き信号による前記ブレ補正光学のフィードバック制御とにより、前記像面ブレを軽減する制御部と、
前記ブレ補正光学系の中心位置からの変位を、前記ブレ補正光学系の制御にフィードバックすることにより、前記ブレ補正光学系を前記中心位置に付勢するセンタバイアス部とを備え、
前記制御部は、
前記センタバイアス部のフィードバックゲインの増加に伴って、前記画像動き信号のフィードバックゲインを低減し、
前記センタバイアス部のフィードバックゲインの減少に伴って、前記画像動き信号のフィードバックゲインを増加する
ことを特徴とする撮影レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の撮影レンズにおいて、
『三脚固定』および『前記ブレ補正光学系の可動限界到達』からなる群の少なくとも一つであるカメラ状態情報を検知する検知部を備え、
前記センタバイアス部は、前記カメラ状態情報の検知に応じて、前記センタバイアス部のフィードバックゲインを増加し、
前記制御部は、前記カメラ状態情報の検知に応じて、前記画像動き信号のフィードバックゲインを低減する
ことを特徴とする撮影レンズ。
【請求項３】
カメラの撮像面に被写体像を形成する撮影レンズであって、
前記撮像面における前記被写体像の像面ブレを光学的に補正するためのブレ補正光学系と、
振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部と、
前記カメラの撮像画像を解析して得られる画像動き信号を情報取得する情報取得部と、
前記振動検出信号による前記ブレ補正光学系のフィードフォワード制御と、前記画像動き信号による前記ブレ補正光学のフィードバック制御とにより、前記像面ブレを軽減する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記ブレ補正光学系による前記像面ブレの軽減動作を停止する場合、前記フィードフォワード制御の停止に先立って、前記画像動き信号のフィードバックを停止する
ことを特徴とする撮影レンズ。
【請求項４】
請求項３に記載の撮影レンズにおいて、
三脚固定、パンニング、および前記ブレ補正光学系の可動限界到達からなる群の少なくとも一つであるカメラ状態情報を検知する検知部を備え、
前記制御部は、前記カメラ状態情報の検知により、前記画像動き信号のフィードバックを停止し、その後に前記フィードフォワード制御を停止する
ことを特徴とする撮影レンズ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の撮影レンズにおいて、
前記制御部は、
前記振動検出信号に基づいて、前記振動検出信号の基準値（前記振動のない静止状態における前記振動検出部の出力）を推定する基準値推定部と、
前記基準値推定部により推定された前記基準値に、前記画像動き信号をフィードバックすることにより、前記基準値を修正する基準値修正部と、
前記振動検出信号と、修正後の前記基準値との差から、前記像面ブレの原因となる振動成分を求め、前記振動成分に基づいて前記像面ブレを軽減する前記ブレ補正光学系の目標駆動位置を求める目標駆動位置演算部と、
前記ブレ補正光学系を前記目標駆動位置に追従制御する駆動部とを備える
ことを特徴とする撮影レンズ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の撮影レンズと、
前記撮影レンズにより撮像面に形成される被写体像を撮像する撮像部と、
前記撮像部から撮像画像を取得して前記撮像画像の時間軸の変化を検出し、前記被写体像の撮像面に対する動きを画像動き信号として出力する動き検出部と
を備えたことを特徴とするカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像面に対する被写体像の像面ブレを光学的に補正する撮影レンズ、およびカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、手振れなどによる被写体像の像面ブレを、撮影レンズ内のブレ補正光学系を使用して光学的に補正する技術が知られている。
この種の従来技術では、まず、撮影レンズやカメラの振動を角速度センサによって検出する。撮影レンズは、この角速度に基づいて、被写体像の像面ブレを打ち消すのに必要なブレ補正光学系の位置（以下『目標駆動位置』という）を決定し、ブレ補正光学系をこの目標駆動位置に追従制御する。
【０００３】
さらに、ブレ補正光学系の中心位置からの変位を、ブレ補正光学系の制御にフィードバックすることにより、ブレ補正光学系を中心位置に付勢する制御（以下『センタバイアス』という）も実施されていた。このセンタバイアスにより、ブレ補正光学系を中心付近に引き戻すことが可能となり、ブレ補正光学系の可動範囲を実質的に広く確保することが可能になる。
【０００４】
なお、下記の特許文献１および特許文献２には、撮像画像から画像動き信号を検出して、目標駆動位置にフィードバックする技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−３２２５８５号公報（図１）
【特許文献２】特開平１０−１４５６６２号公報（図１，図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ブレ補正光学系を中心付近に維持するなどの理由から、センタバイアスのフィードバックゲインを強める場合がある。この場合、ブレ補正光学系の中心位置への付勢力が強く発生する。このように付勢力が強くなると、光学的ブレ補正の制御安定性が低下し、最悪の場合には発振を起こすなどの懸念が生じる。そのため、センタバイアスのフィードバックゲインは、控え目に設定する必要があった。
【０００６】
特に、本願の発明者は、画像動き信号を光学的ブレ補正にフィードバックした場合、センタバイアスとの相乗的な作用によって光学的ブレ補正の制御安定性が一段と低くなり、発振しやすいという問題に気が付いた。
さらに、本願の発明者は、画像動き信号を光学的ブレ補正にフィードバックした場合、光学的ブレ補正の停止に際して、ブレ補正光学系が不要に動くという問題に気が付いた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上述した問題点に鑑みて、光学的ブレ補正の状況変化を適切にモニタし、その状況変化に対処して画像動き信号のフィードバック状況を適切に変更することである。
また、本発明の別の目的は、センタバイアスの付勢力を増加した場合に、光学的ブレ補正の制御安定性が低下するという現象を防ぐことである。
さらに、本発明の別の目的は、光学的ブレ補正を停止した場合に、ブレ補正光学系が不要に動く現象を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、本発明について説明する。
《請求項１》
請求項１に記載の発明は、カメラの撮像面に被写体像を形成する撮影レンズであって、ブレ補正光学系、振動検出部、情報取得部、制御部、およびセンタバイアス部を備える。
このブレ補正光学系は、撮像面における被写体像の像面ブレを光学的に補正するための光学系である。
【０００９】
振動検出部は、振動を検出して振動検出信号を出力する。
情報取得部は、カメラの撮像画像を解析して得られる画像動き信号を情報取得する。
制御部は、振動検出信号によるブレ補正光学系のフィードフォワード制御と、画像動き信号によるブレ補正光学のフィードバック制御とにより、像面ブレを軽減する。
センタバイアス部は、ブレ補正光学系の中心位置からの変位を、ブレ補正光学系の制御にフィードバックすることにより、ブレ補正光学系を中心位置に付勢する。
特に、上述した制御部は、センタバイアス部のフィードバックゲインの増加に伴って、画像動き信号のフィードバックゲインを低減する。
また逆に、制御部は、センタバイアス部のフィードバックゲインの減少に伴って、画像動き信号のフィードバックゲインを増加する。
【００１０】
《請求項２》
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮影レンズにおいて、検知部を備える。この検知部は、『三脚固定』および『ブレ補正光学系の可動限界到達』からなる群の少なくとも一つであるカメラ状態情報を検知する。
センタバイアス部は、このカメラ状態情報の検知に応じて、センタバイアス部のフィードバックゲインを増加する。
一方、制御部は、このカメラ状態情報の検知に応じて、画像動き信号のフィードバックゲインを低減する。
【００１１】
《請求項３》
請求項３に記載の発明は、カメラの撮像面に被写体像を形成する撮影レンズであって、ブレ補正光学系、振動検出部、情報取得部、および制御部を備える。
このブレ補正光学系は、撮像面における被写体像の像面ブレを光学的に補正するための光学系である。
振動検出部は、振動を検出して振動検出信号を出力する。
情報取得部は、カメラの撮像画像を解析して得られる画像動き信号を情報取得する。
制御部は、振動検出信号によるブレ補正光学系のフィードフォワード制御と、画像動き信号によるブレ補正光学のフィードバック制御とにより、像面ブレを軽減する。
特に、上述した制御部は、ブレ補正光学系による像面ブレの軽減動作を停止する場合、フィードフォワード制御の停止に先立って画像動き信号のフィードバックを停止する。
【００１２】
《請求項４》
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の撮影レンズにおいて、検知部を備える。
この検知部は、『三脚固定』、『パンニング』、および『ブレ補正光学系の可動限界到達』からなる群の少なくとも一つであるカメラ状態情報を検知する。
制御部は、カメラ状態情報の検知により、画像動き信号のフィードバックを停止し、その後にフィードフォワード制御を停止する。
【００１３】
《請求項５》
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の撮影レンズにおいて、制御部は、基準値推定部、基準値修正部、目標駆動位置演算部、および駆動部を備える。
この基準値推定部は、振動検出信号に基づいて、振動検出信号の基準値（振動のない静止状態における振動検出部の出力）を推定する。
基準値修正部は、基準値推定部により推定された基準値に、画像動き信号をフィードバックすることにより、基準値を修正する。
目標駆動位置演算部は、振動検出信号と、修正後の基準値との差から、像面ブレの原因となる振動成分を求め、振動成分に基づいて目標駆動位置を求める。この目標駆動位置は、像面ブレを軽減するブレ補正光学系の位置である。
駆動部は、ブレ補正光学系を目標駆動位置に追従制御する。
【００１４】
《請求項６》
請求項６に記載のカメラシステムは、撮影レンズ、撮像部、および動き検出部を備える。
この撮影レンズは、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の撮影レンズである。  撮像部は、撮影レンズにより撮像面に形成される被写体像を撮像する。
動き検出部は、撮像部から撮像画像を取得して撮像画像の時間軸の変化を検出し、被写体像の撮像面に対する動きを画像動き信号として出力する。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明は、センタバイアス部のフィードバックゲインの変更に併せて、画像動き信号のフィードバックゲインを変更する。
まず、センタバイアス部のフィードバックゲインを増加した場合、ブレ補正光学系の中心位置への付勢力が強くなる。このブレ補正光学系の付勢により、ブレ補正性能が低下、撮像画像の動きが速くなり、画像動き信号が大きくなる。このようにして、センタバイアスおよび画像動き信号のフィードバック量が相前後する位相をもって増加する。このような波状的なフィードバック量の増加により、光学的ブレ補正の制御安定性が低くなる。その結果、過度な行き過ぎや、振動により整定しにくい、最悪の場合には発振するといった弊害が生じる。
【００１６】
そこで、請求項１の発明では、センタバイアス部のフィードバックゲインが増加すると、それに伴って画像動き信号のフィードバックゲインを低減する。このような一種のバランス動作により、上述したフィードバック量の過度な増加を抑え、光学的ブレ補正の制御安定性を高めることができる。したがって、過度な行き過ぎや、振動して整定しにくい、最悪の場合には発振するといった弊害を適切に防止することができる。
【００１７】
ところで、画像動き信号は、撮像画像の残存ブレを検出した信号である。その画像動き信号のフィードバックゲインを低減するということは、光学的ブレ補正において残存ブレの抑制効果を下げることになる。しかしながら、センタバイアス部のフィードバックゲインを増加するという状況は、残存ブレの抑制よりも、ブレ補正光学系の中心復帰（もしくは中心保持）を優先する状況である。そのため、画像動き信号のフィードバックゲインを下げても支障は少なく、むしろ制御安定性を高める利点の方が大きい。
【００１８】
さらに、請求項１の発明では、センタバイアス部のフィードバックゲインが低減すると、それに伴って画像動き信号のフィードバックゲインを増加する。このような一種のバランス動作では、制御安定性をさほど低下させることなく、撮像画像の残存ブレの抑制効果を上げることが可能となる。
【００１９】
一方、請求項３の発明では、ブレ補正光学系による像面ブレの軽減動作を停止する場合に、そのフィードフォワード制御の停止に先立って画像動き信号のフィードバックを停止する。このような動作により、軽減動作の停止時に、画像動き信号のフィードバックが継続してブレ補正光学系が不要に動くといった現象を回避することができる。
以上説明したように、本発明では、光学的ブレ補正の状況変化を適切にモニタし、その状況変化に適時に対処して、画像動き信号のフィードバックを適切に変更することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明にかかる実施形態を説明する。
［実施形態の構成説明］
図１は、光学的ブレ補正の機構を有するカメラシステム１９０（撮影レンズ１９０ａを含む）を示す図である。なお、実際のカメラシステム１９０は、水平および垂直の２軸方向について像面ブレを補正する。しかしながら、図１では、説明を簡明にするため、光学的ブレ補正の機構を１軸分のみ記載している。
【００２１】
図２は、この光学的ブレ補正の制御系の主要構成を示すブロック図である。
以下、図１および図２を参照して、各部の構成について説明する。
角速度センサ１０は、カメラシステム１９０の振動を、コリオリ力などにより角速度として検出する。増幅部２０は、角速度センサ１０の出力を増幅する。なお、センサ出力の高周波ノイズを低減させることを目的として、ローパスフィルタを付加させてもよい。Ａ／Ｄ変換部３０は、増幅部２０の出力をデジタルの角速度データに変換する。
【００２２】
基準値演算部４０は、Ａ／Ｄ変換部３０から出力される角速度データから低域成分を抽出することにより、角速度の基準値（振動のない静止状態における角速度データ）を推定する。さらに、基準値演算部４０は、後述する画像動きベクトルを用いて、この基準値を修正する。
この目標駆動位置演算部５０（図１中の５０ａ）は、角速度データから基準値を減算することにより、像面ブレの原因となる真の角速度を求める。
【００２３】
目標駆動位置演算部５０（図１中の５０ｂ）は、この真の角速度を、ブレ補正光学系１００の移動量のスケールに換算する。ここでのスケール換算には、焦点距離情報１２０、撮影倍率情報１３０、およびブレ補正光学系１００の光学情報１４０が使用される。この焦点距離情報１２０は、撮影レンズ１９０ａのズーム環のエンコーダ出力などから随時に得られる情報である。撮影倍率情報１３０は、撮影レンズ１９０ａのレンズ位置やＡＦ駆動機構から随時に得られる情報である。また、ブレ補正光学系１００の光学情報１４０は、ブレ補正係数（ブレ補正係数＝レンズ移動量に対する像移動量／レンズ移動量）であり、予め撮影レンズ１９０ａ内に格納されるデータである。
【００２４】
目標駆動位置演算部５０（図１中の５０ｃ，５０ｄ）は、スケール換算後の角速度から、ブレ補正光学系１００の中心変位ＬｒをゲインＫｃ倍したものを減算する。この動作により、ブレ補正光学系１００にセンタバイアスがかかる。
目標駆動位置演算部５０（図１中の５０ｅ）は、このセンタバイアス後の角速度を積分することにより、目標駆動位置を求める。この目標駆動位置は、被写体像の像面ブレを打ち消すブレ補正光学系１００の位置である。
【００２５】
ところで、撮影レンズ１９０ａには位置検出部９０が設けられ、ブレ補正光学系１００の位置検出を行う。この位置検出部９０は、赤外線ＬＥＤ９２、ＰＳＤ（位置検出素子）９８、およびスリット板９４を備える。赤外線ＬＥＤ９２の光は、ブレ補正光学系１００の鏡筒１０２に設けられたスリット板９４のスリット穴９６を通過してスリット光となる。このスリット光は、ＰＳＤ９８に到達する。ＰＳＤ９８は、このスリット光の受光位置を信号出力する。この信号出力をＡ／Ｄ変換部１１０を介してデジタル変換することにより、ブレ補正光学系１００の位置データが得られる。
【００２６】
駆動信号演算部６０は、この位置データと目標駆動位置との偏差を求め、この偏差に応じて駆動信号を算出する。例えば、この駆動信号の演算は、偏差の比例項、積分項、および微分項を所定比率で足し合わせるＰＩＤ制御が実施される。
ドライバ７０は、求めた駆動信号（デジタル信号）に応じて、駆動電流を駆動機構８０に流す。
【００２７】
駆動機構８０は、ヨーク８２、マグネット８４、コイル８６から構成される。コイル８６は、ブレ補正光学系１００の鏡筒１０２に固定された状態で、ヨーク８２とマグネット８４からなる形成される磁気回路内に配置される。ドライバ７０の駆動電流をこのコイル８６に流すことにより、ブレ補正光学系１００を光軸と直交する向きに動かすことができる。
【００２８】
ブレ補正光学系１００は、撮影レンズ１９０ａの結像光学系の一部である。このブレ補正光学系１００を目標駆動位置まで動かして、被写体像の結像位置をシフトすることにより、被写体像の像面ブレを抑制できる。
撮像素子１５０は、撮像面に形成される被写体像を撮像する。撮像画像は、不図示のモニタ画面に表示される他、動きベクトル検出部１６０へ出力される。
【００２９】
動きベクトル検出部１６０は、撮像画像の時間軸方向の動きを検出することにより、残存ブレを含む画像動きベクトルを検出する。動きベクトル変換部１７０は、焦点距離情報１２０および撮影倍率情報１３０を用いて、この画像動きベクトルを基準値と同一スケールに換算する。このように換算された画像動きベクトルは、前述した基準値演算部４０において基準値の修正に使用される。
【００３０】
さらに、撮影レンズ１９０ａには、システムコントロール部２００として機能するＭＰＵが配置される。このシステムコントロール部２００には、三脚判定部２１０、パンニング判定部２２０、および可動限界判定部２３０が接続される。
この三脚判定部２１０は、角速度センサ１０の出力や、カメラシステム１９０の三脚固定箇所のセンサスイッチ等などから、カメラシステム１９０が三脚固定状態か否かを判定する。また、パンニング判定部２２０は、角速度センサ１０の出力や、画像動きベクトルなどから、カメラシステム１９０がパンニング中か否かを判定する。一方、可動限界判定部２３０は、位置検出部９０の出力から、ブレ補正光学系１００が可動限界の端付近に到達したか否かを判定する。
【００３１】
［発明との対応関係］
以下、発明と本実施形態との対応関係について説明する。なお、ここでの対応関係は、参考のために一解釈を例示するものであり、本発明を徒らに限定するものではない。
請求項記載の撮影レンズは、撮影レンズ１９０ａに対応する。
請求項記載のブレ補正光学系は、ブレ補正光学系１００に対応する。
請求項記載の振動検出部は、角速度センサ１０に対応する。
請求項記載の情報取得部は、動きベクトル変換部１７０に対応する。
請求項記載の制御部は、基準値演算部４０、目標駆動位置演算部５０、駆動信号演算部６０、ドライバ７０、駆動機構８０、位置検出部９０、およびシステムコントロール部２００に対応する。
請求項記載のセンタバイアス部は、目標駆動位置演算部５０の『ブレ補正光学系１００の中心変位Ｌｒをブレ補正光学系１００の制御にフィードバックする機能』に対応する。
請求項記載の検知部は、三脚判定部２１０、パンニング判定部２２０、および可動限界判定部２３０に対応する。
請求項記載の基準値推定部は、基準値演算部４０の『角速度データの低域成分を抽出して基準値を推定する機能』に対応する。
請求項記載の基準値修正部は、基準値演算部４０の『基準値に画像動きベクトルをフィードバックする機能』に対応する。
請求項記載の目標駆動位置演算部は、目標駆動位置演算部５０に対応する。
請求項記載の駆動部は、駆動信号演算部６０、ドライバ７０、駆動機構８０、および位置検出部９０に対応する。
請求項記載のカメラシステムは、カメラシステム１９０に対応する。
請求項記載の撮像部は、撮像素子１５０に対応する。
請求項記載の動き検出部は、動きベクトル検出部１６０に対応する。
請求項記載の画像動き信号は、画像動きベクトルの角速度方向の成分に対応する。
請求項記載の振動検出信号は、角速度センサ１０が検出する角速度に対応する。
【００３２】
［実施形態の動作説明］
図３は、画像動きベクトルの計算手順を示す流れ図である。
図４は、光学的ブレ補正の制御動作を示す流れ図である。
以下、これらの図を参照して、本実施形態の動作を説明する。
まず、画像動きベクトルの計算処理について図３を用いて説明する。
【００３３】
ステップＳ１：  撮像素子１５０は、画像のライン数を間引くことにより、モニタ表示用の撮像画像を高速（３０フレーム／秒）に読み出す。
【００３４】
ステップＳ２：  動きベクトル検出部１６０は、撮像画像のフレーム間差などから画像の動きベクトルを求める。このような画像動きベクトルの検出方法としては、時空間勾配法やブロックマッチング法などの方法がある。
なお、撮像画像の全体について画像動きベクトルを求めてもよい。または、撮像画像の一部エリアについて画像動きベクトルを求めてもよい。
さらに、画像動きベクトルとしては、光学的ブレ補正の各軸方向（例えば、垂直と水平など）ごとに個別に求めてもよい。この場合、各軸方向の画像動き（フレーム間の変位など）を個々の要素とする画像動きベクトルが求まる。
また、画像動きベクトルとしては、複数の向きについて撮像画像のフレーム間変位の検出を行うことで、撮像画像の変位方向と変位量を求めてもよい。
【００３５】
ステップＳ３：  動きベクトル変換部１７０は、撮影レンズ１９０ａの焦点距離情報１２０を情報取得する。
【００３６】
ステップＳ４：  動きベクトル変換部１７０は、撮影レンズ１９０ａの撮影倍率情報１３０を情報取得する。
【００３７】
ステップＳ５：  動きベクトル検出部１６０が出力する画像動きベクトルは、撮像画像のフレーム間における変位の情報である。そこで、動きベクトル変換部１７０は、画像動きベクトルを、基準値と同じ角速度のスケールに換算する。例えば、下記の換算式が使用される。
【数１】
2005043808.tif 000003
ただし、Ｖは換算前の画像動きベクトル、Ｖ′は換算後の画像動きベクトル、ｆは焦点距離、βは撮影倍率、およびＧは定数である。
【００３８】
ステップＳ６：  動きベクトル変換部１７０は、基準値修正用に保持する画像動きベクトルを、ステップＳ５で求めた最新値Ｖ′に更新する。
この画像動きベクトルの更新動作は、撮像画像が得られるたびに随時実施される。
【００３９】
次に、光学的ブレ補正の制御動作について、図４を用いて説明する。
ステップＳ１１：  Ａ／Ｄ変換部３０は、角速度センサ１０の角速度出力を、目標駆動位置の更新間隔に合わせて、Ａ／Ｄ変換する。
【００４０】
ステップＳ１２：  パンニング判定部２２０がカメラシステム１９０のパンニング状態を検知すると、システムコントロール部２００はステップＳ２４に動作を移行する。一方、パンニング状態を検知しない場合、システムコントロール部２００はステップＳ１３に動作を移行する。
【００４１】
ステップＳ１３：  三脚判定部２１０がカメラシステム１９０の三脚固定状態を検知すると、システムコントロール部２００はステップＳ１６に動作を移行する。一方、三脚固定状態を検知しない場合、システムコントロール部２００はステップＳ１４に動作を移行する。
【００４２】
ステップＳ１４：  可動限界判定部２３０がブレ補正光学系１００の可動限界到達を検知すると、システムコントロール部２００はステップＳ１６に動作を移行する。一方、可動限界到達を検知しない場合、ステップＳ１５に動作を移行する。
【００４３】
ステップＳ１５：  このステップでは、カメラシステム１９０が手持ち撮影の状態にあり、かつブレ補正光学系１００も可動状態にあると判断できる。この場合、システムコントロール部２００は、まず、画像動きベクトルのフィードバックゲインＫｍを大きい値（一例としてＫｍ＝１）に設定する。その後、システムコントロール部２００は、センタバイアスのフィードバックゲインＫｃを小さい値（一例としてＫｃ＝１[deg/s/mm]）に設定する。
このような設定後、システムコントロール部２００はステップＳ１７に動作を移行する。
【００４４】
ステップＳ１６：  このステップでは、カメラシステム１９０が三脚固定の状態にあるか、あるいはブレ補正光学系１００も可動限界の付近にあると判断できる。この場合、システムコントロール部２００は、まず、画像動きベクトルのフィードバックゲインＫｍを小さい値（一例としてＫｍ＝０．５）に設定する。その後、システムコントロール部２００は、センタバイアスのフィードバックゲインＫｃを大きい値（一例としてＫｃ＝１０[deg/s/mm]）に設定する。
このような設定後、システムコントロール部２００はステップＳ１７に動作を移行する。
【００４５】
ステップＳ１７：  基準値演算部４０は、Ａ／Ｄ変換後の角速度データに対して移動平均やローパスフィルタを施し、角速度データの基準値Ｗｏを推定する。
【００４６】
ステップＳ１８：  基準値演算部４０は、動きベクトル変換部１７０から、ステップＳ６で更新された画像動きベクトルＶ′を情報取得し、基準値Ｗｏを下式に従って補正する。
Ｗｏ′＝Ｗｏ−Ｋｍ・ｖ′    ・・・（２）
ただし、ｖ′は画像動きベクトルＶ′の角速度方向の成分である。
一般に、基準値Ｗｏ′に誤差が生じると、光学的ブレ補正において撮像画像に残存ブレが生じる。この残存ブレを画像動きベクトルＶ′として検出し、上式（２）によって基準値にフィードバックすることにより、基準値Ｗｏ′の誤差を低減することができる。
基準値Ｗｏ′の誤差が低減するに従って、画像動きベクトルＶ′に含まれる残存ブレも低減する。最終的に画像動きベクトルＶ′がゼロと見なせるほどに小さくなると、基準値Ｗｏ′は、角速度センサ１０のドリフト出力やＤＣオフセットを含んだ正確な値となる。
なお、光学的ブレ補正では、ブレ補正光学系１００の追従性を高めるため、画像動きベクトルの更新間隔よりも短いサンプリング間隔で、目標駆動位置および基準値の更新を実行する。そのため、毎回の基準値修正のたびに、毎回新しい画像動きベクトルを使用することはできない。そこで、次回の画像動きベクトルを取得するまでの期間、今回の画像動きベクトルＶ′を繰り返し使用して、基準値修正を行う。
【００４７】
ステップＳ１９：  目標駆動位置演算部５０は、Ａ／Ｄ変換部３０から出力される角速度データから、修正後の基準値Ｗｏ′を減算し、像面ブレの原因となる真の角速度データを求める。
【００４８】
ステップＳ２０：  目標駆動位置演算部５０は、下式に従って、真の角速度データのスケール換算を行う。
Ｃ＝ｆ・（１＋β）2／Ｋ    ・・・（３）
Ｗ1（Ｔk）＝Ｃ・［Ｗ（Ｔk）−Ｗｏ′］  ・・・（４）
ただし、ｆは焦点距離、βは撮影倍率、Ｗ（Ｔk）は角速度データ、Ｗ１（Ｔk）はスケール換算後の角速度データ、およびＫはブレ補正係数である。このブレ補正係数Ｋは、下式に基づいて予め実測しておく。
Ｋ＝（被写体像の変位）／（ブレ補正光学系１００の変位）
【００４９】
ステップＳ２１：  目標駆動位置演算部５０は、下式に従って、スケール換算後の角速度データＷ1（Ｔk）に、ブレ補正光学系１００の中心変位Ｌｒをフィードバックする。この処理により、ブレ補正光学系１００には中心に向かう付勢力（一種のセンタバイアス）が発生する。
Ｗ2（Ｔk）＝Ｗ1（Ｔk）−Ｋｃ・Ｌｒ  ・・・（５）
ただし、Ｋｃは、センタバイアスのフィードバックゲインである。
【００５０】
ステップＳ２２：  目標駆動位置演算部５０は、下式に従って，センタバイアス後の角速度データＷ2（Ｔk）を積分し、目標駆動位置θ（Ｔk）を求める。
θ（Ｔk）＝θ（Ｔk-1）＋Ｃｔ・Ｗ2（Ｔk）  ・・・（６）
ただし、θ（Ｔk-1）は前回の目標駆動位置、Ｃｔは積分間隔（Ｔk−Ｔk-1）に対応する定数である。
この目標駆動位置θ（Ｔk）は、被写体像の像面ブレを適切に打ち消すために必要なブレ補正光学系１００の位置である。
【００５１】
ステップＳ２３：  駆動信号演算部６０は、目標駆動位置演算部５０から目標駆動位置θ（Ｔk）を情報取得し、ブレ補正光学系１００を目標駆動位置θ（Ｔk）に追従制御する。ここまでの動作をステップＳ１１に戻って繰り返すことにより、像面ブレが軽減される。
【００５２】
ステップＳ２４：  このステップでは、カメラシステム１９０が流し撮りなどのパンニング撮影中であると判定できる。この場合、ユーザーの意図的なパンニングを邪魔しないよう、パンニング方向の光学的ブレ補正を停止することが好ましい。そこで、システムコントロール部２００は、パンニング方向の光学的ブレ補正を次の順番で停止する。
【００５３】
（１）画像動きベクトルのフィードバックゲインＫｍをゼロに設定する。
（２）基準値演算部４０が角速度データをそのまま基準値として出力するように設定し、角速度データによるフィードフォワード制御を停止する。
【００５４】
このような動作により、上式（４）の角速度データＷ1（Ｔk）は打ち消される。その結果、ブレ補正光学系１００にはセンタバイアスのみがかかった状態となる。その結果、ブレ補正光学系１００はほぼ中心付近に移動して保持され、ユーザーの意図的なパンニングを邪魔することがない。
【００５５】
［本実施形態の効果など］
図２に示す制御系の主要構成に基づいて、本実施形態の効果を説明する。
まず、図２中のブロック３００は、センタバイアスに係わるフィードバック系である。このブロック３００の伝達関数Ｇｃ（Ｓ）は、ブレ補正光学系１００の駆動系の伝達特性をおおよそ『１』と見なすことにより、
Ｇｃ（Ｓ）≒１／（Ｓ＋Ｋｃ）  ・・・（７）
となる。すなわち、ブロック３００は一次遅れの伝達要素である。図５は、この伝達関数Ｇｃ（Ｓ）のゲイン特性および位相特性を示す図である。
【００５６】
一方、図２中のブロック４００は、画像動きベクトルＶ′のフィードバック系である。このブロック４００は、センタバイアスのブロック３００を前向き伝達要素として内包する大きな系である。そのため、上述した伝達関数Ｇｃ（Ｓ）を用いて、大きなブロック４００の一巡伝達関数の特性を調整することができる。
本実施形態では、このような特性調整に際して、下記のようなバランス調整を実施している。
【００５７】
（１）手持ち撮影、かつブレ補正光学系１００が可動状態にある場合
本実施形態では、カメラシステム１９０が手持ち撮影の状態にあり、かつブレ補正光学系１００も可動状態にある場合、フィードバックゲインＫｃを低減する。（ステップＳ１５参照）。
図５に示したように、ブロック３００のフィードバックゲインＫｃを小さくすることによって、ブロック３００の一巡伝達関数の低域通過ゲインは増加する。この場合、角速度の低域成分の通過量が増加し、より低い周波数成分の像面ブレを抑制できる。
【００５８】
しかしながら、この状態では、角速度センサ１０の低域のドリフト変動が、ブロック３００を通過する割合も増える。その結果、ドリフト変動による外乱影響が大きくなり、ブレ補正光学系が勝手に動くなどの支障が生じやすい。
そこで、本実施形態では、ステップＳ１５において、フィードバックゲインＫｃの低減に先だって、画像動きベクトルのフィードバックゲインＫｍを増加する。角速度センサ１０の低域のドリフト変動は、撮像画像の残存ブレとなって現れる。この残存ブレは画像動きベクトルとして検出可能である。この画像動きベクトルのフィードバックゲインＫｍを増加することによって、基準値の修正精度を高めて、ドリフト変動の通過量を低減することができる。
その結果、フィードバックゲインＫｃの低減によるドリフト変動の影響増大を回避し、外乱による防振性能の低下を防止できる。
【００５９】
（２）三脚固定時、あるいはブレ補正光学系１００が可動限界に到達した場合
一方、本実施形態では、カメラシステム１９０が三脚固定状態にあるか、あるいはブレ補正光学系１００が可動限界に到達した場合、センタバイアスのフィードバックゲインＫｃを増加させる（ステップＳ１６参照）。
その結果、ブレ補正光学系１００に中心付勢力が強く作用し、可動限界の端に位置するブレ補正光学系１００を中心位置まで速やかに戻すことができる。
【００６０】
また、図５に示すようにゲインＫｃの増加により、特に低域成分の通過量が少なくなる。その結果、低域のドリフト変動の通過量も下がり、ドリフト変動によってブレ補正光学系１００が勝手に動くといった現象を強力に抑えることができる。
一方、フィードバックゲインＫｃを増加させたことにより、光学的ブレ補正の位相余裕が低下する。また、中心付勢力の強く作用することにより、撮像画像の動きが速くなり、その分だけ大きな画像動きベクトルが位相遅れを伴って発生しやすい。このような要因により、光学的ブレ補正の制御安定性は低下し、過度な行き過ぎや振動が発生しやすくなる。
そこで、本実施形態では、ステップＳ１６において、フィードバックゲインＫｃの増加に先だって、画像動きベクトルのフィードバックゲインＫｍを低減している。その結果、光学的ブレ補正の位相余裕またはゲイン余裕を稼ぐことができる。その結果、ブレ補正光学系１００の過度な行き過ぎや発振を確実に抑制することが可能になる。
【００６１】
（３）パンニング時
また、本実施形態では、パンニングを検出すると、基準値として角速度データをそのまま出力する。その結果、角速度データを打ち消して、角速度のフィードフォワード制御を停止させることができる。この場合、フィードフォワード制御の停止に先立って、画像動きベクトルのフィードバックゲインをゼロに設定する。
【００６２】
このような段階動作により、フィードフォワード制御を停止した状態で、画像動きベクトルのフィードバックがかかって、ブレ補正光学系１００が不必要に動くといった弊害を防止することができる。
特に、本実施形態では、光学的ブレ補正を停止して、ブレ補正光学系１００がセンタバイアスのみかかった状態に置く。この場合、画像動きベクトルのフィードバックがかかっていると、センタバイアスと画像動きベクトルが交互に作用して、ブレ補正光学系１００の中心回帰が妨害されたり、振動的な軌跡となる。しかしながら、本実施形態では、画像動きベクトルのフィードバックを事前に停止するため、このようなおそれはない。
【００６３】
［実施形態の補足事項］
なお、本実施形態において、『三脚固定』や『ブレ補正光学系の可動限界到達』の判定時に、光学的ブレ補正を停止してもよい。この場合も、フィードフォワード制御に先立って、画像動き信号のフィードバックゲインをゼロにすることが好ましい。このような事前動作により、ブレ補正光学系が意味無くふらつくといった現象を回避することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、基準値に対して画像動きベクトルをフィードバックしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。目標駆動位置や角速度に対して画像動きベクトルをフィードバックしてもよい。
【００６５】
さらに、上述した実施形態では、撮像素子の撮像画像に基づいて画像動きベクトルを生成している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、カメラシステムの分割測光機構や焦点検出機構や測色機構やファインダ機構などで光電変換を行って、撮像画像を生成してもよい。この種の撮像画像から画像動きベクトルを生成することによって、『銀塩カメラ』や『一眼レフタイプの電子カメラ』において本発明を実施することができる。
【００６６】
なお、カメラ側に秒間２〜８コマ以上程度の連写性能があれば、画像動き信号を得ることもできる。したがって、連写しながら光学的ブレ補正を継続実施するタイプのカメラに本発明を適用することもできる。
【００６７】
さらに、上述した実施形態において、撮影レンズ１９０ａとカメラシステム１９０とを一体に構成してもよい。また、撮影レンズ１９０ａとカメラシステム１９０とを着脱自在に構成してもよい。
【００６８】
なお、撮影レンズ１９０ａとカメラシステム１９０とを着脱する場合は、画像動き信号を生成するブロックを、撮影レンズ１９０ａおよびカメラシステム１９０のどちらに設置してもよい。例えば、画像動き信号を生成するブロックをカメラシステム１９０側に設置し、画像動き信号を基準値と同一スケールに換算するブロックを撮影レンズ１９０ａ側に設置するなどの態様が可能である。
【００６９】
また、上述した実施形態では、振動検出信号として角速度を検出している。しかしながら、本発明は、角速度の検出に限定されず、被写体像の結像位置の変位を推定可能な振動成分を検出すればよい。例えば、カメラシステムに作用する加速度や、角加速度や、遠心力や、慣性力などを振動検出信号として検出すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上説明したように、本発明は、光学的ブレ補正機能を有する光学機器などに利用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】カメラシステム１９０（撮影レンズ１９０ａを含む）を示す図である。
【図２】光学的ブレ補正の制御系の主要構成を示すブロック図である。
【図３】画像動きベクトルの計算手順を示す流れ図である。
【図４】光学的ブレ補正の制御動作を示す流れ図である。
【図５】伝達関数Ｇｃ（Ｓ）のゲイン特性および位相特性を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０  角速度センサ
２０  増幅部
３０  Ａ／Ｄ変換部
４０  基準値演算部
５０  目標駆動位置演算部
６０  駆動信号演算部
７０  ドライバ
８０  駆動機構
８２  ヨーク
８４  マグネット
８６  コイル
９０  位置検出部
９２  赤外線ＬＥＤ
９４  スリット板
９８  ＰＳＤ
１００  ブレ補正光学系
１５０  撮像素子
１６０  動きベクトル検出部
１７０  動きベクトル変換部
１９０  カメラシステム
１９０ａ  撮影レンズ
２００  システムコントロール部
２１０  三脚判定部
２２０  パンニング判定部
２３０  可動限界判定部
３００，４００  ブロック
【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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