(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置の振れによって生じる像ブレを、振れ補正手段を光軸に対して直交する方向に駆動することで補正する防振制御装置であって、
前記光軸に直交する第１の方向における角度振れを検出する第１の振れ検出手段と、
前記光軸まわりの第２の方向における角度振れを検出する第２の振れ検出手段と、
前記装置に振れが加わった場合の加速度又は振れによる画像の動きを検出する第３の振れ検出手段と、
前記第１及び第３の振れ検出手段の出力を用いて、前記第１の方向における角度振れに伴う平行振れの補正に用いる第１の補正量を算出し、前記第２及び第３の振れ検出手段の出力を用いて、前記第２の方向における角度振れに伴う平行振れの補正に用いる第２の補正量を算出する制御手段と、
前記制御手段が算出した前記第１及び第２の補正量に従って前記振れ補正手段を駆動する駆動手段を備えることを特徴とする防振制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記第１及び第３の振れ検出手段の出力を用いて第１の補正係数を演算して該第１の補正係数と前記第１の振れ検出手段の出力を用いて前記第１の補正量を算出し、
前記第２及び第３の振れ検出手段の出力を用いて第２の補正係数を演算して該第２の補正係数と前記第２の振れ検出手段の出力を用いて前記第２の補正量を算出し、
前記第１の振れ検出手段の出力から前記第１の方向における角度振れの補正に用いる補正量を算出し、当該補正量と、前記第１及び第２の補正量を合成して前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項１記載の防振制御装置。
【請求項３】
前記第１の振れ検出手段は、前記装置のピッチ方向又はヨー方向における角速度を検出し、
前記第２の振れ検出手段は、前記装置のロール方向における角速度を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の防振制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第１の振れ検出手段によって得られる信号と、前記第３の振れ検出手段によって得られる信号を比較して前記第１の補正係数を演算する第１の比較手段と、
前記第２の振れ検出手段によって得られる信号と、前記第３の振れ検出手段によって得られる信号を比較して前記第２の補正係数を演算する第２の比較手段を備えることを特徴とする請求項２記載の防振制御装置。
【請求項５】
前記第１の比較手段は、前記第１の振れ検出手段によって得られる信号と前記第３の振れ検出手段によって得られる信号との間で相関判定を行って第１の判定値を求め、
前記第２の比較手段は、前記第２の振れ検出手段によって得られる信号と前記第３の振れ検出手段によって得られる信号との間で相関判定を行って第２の判定値を求め、
前記制御手段は、前記第１の判定値の方が前記第２の判定値に比べて相関度が大きい場合、前記第１の補正量を前記駆動手段に出力し、前記第２の判定値の方が前記第１の判定値に比べて相関度が大きい場合、前記第２の補正量を前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項４記載の防振制御装置。
【請求項６】
前記第１の比較手段は、前記第１の振れ検出手段によって得られる信号と前記第３の振れ検出手段によって得られる信号との間で相関判定を行って第１の判定値を求め、
前記第２の比較手段は、前記第２の振れ検出手段によって得られる信号と前記第３の振れ検出手段によって得られる信号との間で相関判定を行って第２の判定値を求め、
前記制御手段は、前記第１の補正係数に対して前記第１及び第２の判定値による重み付け演算を行って得た前記第１の補正量と、前記第２の補正係数に対して前記第１及び第２の判定値による重み付け演算を行って得た前記第２の補正量とを合成して前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項４記載の防振制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１の補正係数を演算した後、前記第３の振れ検出手段による信号から、前記第１の方向における角度振れに伴う平行振れの成分を除去した信号を生成し、前記第２の振れ検出手段による信号と前記平行振れの成分を除去した信号を用いて前記第２の補正係数を演算することを特徴とする請求項２記載の防振制御装置。
【請求項８】
撮影光学系を通して得た被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、
請求項１ないし７のいずれか１項記載の防振制御装置を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
装置の振れによって生じる像ブレを、振れ補正手段を光軸に対して直交する方向に駆動することで補正する防振制御方法であって、
前記光軸に直交する第１の方向における角度振れを検出する第１の振れ検出ステップと、
前記光軸まわりの第２の方向における角度振れを検出する第２の振れ検出ステップと、
前記装置に振れが加わった場合の加速度又は振れによる画像の動きを検出する第３の振れ検出ステップと、
前記第１及び第３の振れ検出ステップでの検出結果を用いて、前記第１の方向における角度振れに伴う平行振れの補正に用いる第１の補正量を算出し、前記第２及び第３の振れ検出ステップでの検出結果を用いて、前記第２の方向における角度振れに伴う平行振れの補正に用いる第２の補正量を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出した前記第１及び第２の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することを特徴とする防振制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手振れ等の振動による像ブレを補正して画像劣化を防止する防振制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在のカメラは露出決定やピント合わせといった、撮影上の重要な作業が全自動化され、操作に習熟していない人でも撮影に失敗する可能性は非常に少なくなっている。また、手振れ等による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から成る防振制御装置を備えたカメラでは、撮影者の撮影ミスを誘発する要因は殆どなくなっている。
【０００３】
ここで、防振制御装置について簡単に説明する。カメラの手振れは通常、周波数１乃至１０Ｈｚ程度の振動である。シャッタのレリーズ時点で手振れが起きても像ブレの無い撮影を可能にするには、手振れによるカメラの角度振れを検出し、検出値に応じて像ブレ補正用レンズ（以下、補正レンズという）を動かす必要がある。
【０００４】
しかし、至近距離での撮影（撮影倍率の高い撮影条件）では、角速度計のみでは検出できない振動、つまりカメラの光軸に対して直交する面内での水平方向または垂直方向に加わる、いわゆる平行振れによる画像劣化も無視できない。例えば、被写体に２０ｃｍ程度まで接近したマクロ撮影の場合、積極的に平行振れを検出して補正を行う必要がある。また、被写体がカメラから１ｍ程度の距離に位置していても、撮影光学系の焦点距離が非常に大きい（例えば４００ｍｍ）条件下での撮影において、平行振れを検出して補正を行う必要がある。
【０００５】
特許文献１には、加速度計で検出した加速度の二階積分により平行振れを求め、別に設けた角速度計の出力と共に用いて振れ補正部を駆動する技術が開示されている。
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
角度振れの回転半径を用いて平行振れ補正を行う従来の方法には、以下に示す課題がある。
カメラの水平方向における平行振れの検出には、ヨー角度振れ補正用に取り付けられたヨー角速度センサと、カメラの水平方向の加速度を検出する加速度センサが用いられる。両センサによる検出値から水平方向の平行振れ補正量が算出される。しかし、カメラの水平方向の平行振れにおいては、ヨー方向のカメラ回転による平行振れの他に、ロール方向のカメラ回転に伴う平行振れの影響も受け、平行振れに対する補正量を正確に求めることが困難である。特に、ピッチ方向のカメラ回転が殆どなく、ロール方向のカメラ回転による垂直方向の平行振れが大きい場合などは、ピッチ方向の角速度と垂直方向の加速度の検出だけは、垂直方向の平行振れに対する補正量を正確に求めることは難しい。なお、ピッチ方向における平行振れの検出についても同様である。
そこでは本発明の目的は、光学装置に加わる角度振れの影響によって生じる平行振れに対して、光軸まわり方向の振れも考慮して高精度な像ブレ補正を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る装置は、装置の振れによって生じる像ブレを、振れ補正手段を光軸に対して直交する方向に駆動することで補正する防振制御装置であって、前記光軸に直交する第１の方向における角度振れを検出する第１の振れ検出手段と、前記光軸まわりの第２の方向における角度振れを検出する第２の振れ検出手段と、前記装置に振れが加わった場合の加速度又は振れによる画像の動きを検出する第３の振れ検出手段と、前記第１及び第３の振れ検出手段の出力を用いて、前記第１の方向における角度振れに伴う平行振れの補正に用いる第１の補正量を算出し、前記第２及び第３の振れ検出手段の出力を用いて、前記第２の方向における角度振れに伴う平行振れの補正に用いる第２の補正量を算出する制御手段と、前記制御手段が算出した前記第１及び第２の補正量に従って前記振れ補正手段を駆動する駆動手段を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光学装置に加わる角度振れの影響によって生じる平行振れに対して、光軸まわり方向の振れも考慮して高精度な像ブレ補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図２乃至１０と併せて本発明の第１実施形態を説明するために、防振機能をもつカメラを上面から見た模式図である。
【図２】カメラを側面から見た模式図である。
【図３】カメラを正面から見た模式図である。
【図４】ピッチ方向の振れ及び回転中心の説明図である。
【図５】鉛直方向のカメラの動きに関係するロール方向の振れ及び回転中心の説明図である。
【図６】ヨー方向の振れ及び回転中心の説明図である。
【図７】水平方向のカメラの動きに関係するロール方向の振れ及び回転中心の説明図である。
【図８】防振制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図９】図８の比較部を説明するブロック図である。
【図１０】図９の相関判定部を説明するために波形例を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る防振制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示す防振制御装置の処理例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第３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１４】図１３の比較部を説明するブロック図である。
【図１５】本発明の第４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１６】図１５の画像動き検出部に関連する動きベクトルの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る各実施形態について、添付図面を用いて以下に説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１乃至３は第１実施形態に係る防振制御装置を具備した光学装置としてカメラの構成例を示す。図１はカメラを上面からみた模式図、図２はカメラを側面からみた模式図、図３はカメラを正面からみた模式図である。図中に１点鎖線で示す軸は、カメラ１０１の撮影光学系の光軸１０２を表している。このカメラに搭載される防振システムでは、光軸１０２に対して矢印１０３ｐ、１０３ｙ、１０３ｒで示す振れ（以下、角度振れという）、及び矢印１０４ｐ、１０４ｙで示す振れ（以下、平行振れという）に対して像ブレ補正が行われる。なお、符番の添え字のｐはピッチ方向を示し、ｙはヨー方向を示す。なお、ピッチ方向とヨー方向はたがいに直交し、また両方向とも光軸に対して直交しているものとする。また、カメラに加わる角度振れの方向については第１の方向をヨー方向（矢印１０３ｙ参照）又はピッチ方向（矢印１０３ｐ参照）とし、第２の方向をロール方向（矢印１０３ｒ参照）とする。また平行振れの方向はカメラの撮影光学系の光軸に直交する水平方向（矢印１０４ｙ参照）と垂直又は鉛直方向（矢印１０４ｐ参照）である。
【００１３】
カメラ１０１の本体にはレリーズボタン１０５が設けられ、該ボタンの操作によるスイッチの開閉信号がカメラＣＰＵ（中央演算処理装置）１０６に送られる。本例ではレリーズボタン１０５の半押し状態でオン状態となる第１スイッチ（以下、ＳＷ１と記す）と、レリーズボタン１０５の全押し状態でオン状態となる第２スイッチ（以下、ＳＷ２と記す）をもつ２段式スイッチが設けられている。カメラＣＰＵ１０６はカメラ動作を制御し、像ブレ補正の制御を担当する。撮像素子１０７は、撮影光学系のレンズを通して得た被写体像を電気信号に変換して不図示の信号処理部に出力する。
【００１４】
カメラ振動を検出する振れ検出手段は、角速度検出手段と加速度検出手段で構成される。
角速度計１０８ｐ、１０８ｙ、１０８ｒは、矢印１０８ｐａ、１０８ｙａ、１０８ｒａ回りの角度振れを各々検出する角速度検出手段である。また加速度計１０９ｐ、１０９ｙは、矢印１０９ｐａ、１０９ｙａで示す平行振れを各々検出する加速度検出手段である。角速度計１０８ｐ、１０８ｙ、１０８ｒ、及び加速度計１０９ｐ、１０９ｙの各検出信号は、カメラＣＰＵ１０６に入力される。
【００１５】
振れ補正部１１０は、補正レンズ１１１を光軸と直交する方向、具体的には図１の矢印１１０ｙに示す方向及び図２の矢印１１０ｐの方向に駆動し、角度振れと平行振れの両方を加味した振れ補正を行う。駆動部１１２は、カメラＣＰＵ１０６からの制御指令に従って振れ補正部１１０を駆動し、これにより振れ補正動作が行われる。
なお本実施形態では、カメラＣＰＵ１０６が算出した補正量に基づいて補正レンズ１１１を光軸に垂直な面内で移動させる、いわゆる光学防振の構成を採用している。補正量に基づく補正方法については光学防振に限らず、他の形態でも構わない。例えば、撮像素子１０７を光軸に垂直な面内で移動させることで振れ防振を行う方法や、撮像素子が出力する各撮影フレームの切り出し位置を変更することで振れの影響を軽減させる電子防振を用いる方法がある。また、それらを適宜に組み合わせた補正方法を用いてもよい。
【００１６】
次に、カメラの角度振れと平行振れについて説明する。
図４はカメラ１０１のピッチング時に生じる角度振れ１０３ｐとカメラの垂直方向に生じる平行振れ１０４ｐを示した図である。カメラ１０１の撮影レンズ内、つまり撮影光学系の主点位置における平行振れ１０４ｐの大きさをＹと記し、角度振れ１０３ｐの大きさ、つまり角変位をθと記す。そして、角度振れの回転中心４０１ｐを定めた場合の回転半径４０２ｐの長さをＬと記すと、これは回転中心４０１ｐから加速度計１０９ｐまでの距離に相当する。また、角速度をω、速度をＶ、加速度をＡ、角加速度をωａと記す。このとき、以下の関係式が成り立つ。
【数１】
0005121911.tif 000002
ここで、（１）式中のＹは、加速度計１０９ｐの出力を２階積分した変位で求まり、θは角速度計１０８ｐの出力を１階積分した角度で求まるので、Ｙをθで割れば回転半径の長さＬが求まる。また（２）式中のＶは、加速度計１０９ｐの出力を１階積分した速度で求まり、ωは角速度計１０８ｐの出力から求まるので、Ｖをωで割れば回転半径の長さＬが求まる。（３）式中のＡは、加速度計１０９ｐの出力から求まり、ωａは角速度計１０８ｐの出力を１階微分することで求まるので、Ａをωａで割れば回転半径の長さＬが求まる。いずれの方法でもＬ値を求めることができる。
【００１７】
撮影光学系の主点位置における平行振れＹと、撮影光学系の振れ角度θ及び焦点距離ｆ、撮影倍率βより、撮像面に生ずるブレ量δは、下式（４）で求められる。
【数２】
0005121911.tif 000003
上式（４）の右辺第１項のｆ及びβの値は、撮影光学系のズーム及びフォーカスの位置情報とそれらにより得られる撮影倍率や焦点距離より求まり、振れ角度θは角速度計１０８ｐの出力の１階積分より求まる。よって、これらの情報に応じて角度振れ補正を行うことができる。
また、上式（４）の右辺第２項に関しては、ズーム及びフォーカスの位置情報とそれらにより得られる撮影倍率によりβ値が求まり、加速度計１０９ｐの出力の２階積分によってＹ値が求まる。これらの情報に応じて、平行振れ補正を行うことができる。
【００１８】
しかし、本実施形態では式（４）を、下式（５）の様に書き直したブレ量δに対して画像ブレ補正を行う。
【数３】
0005121911.tif 000004
即ち、平行振れＹに関しては、加速度計１０９ｐから積分して求まる平行振れの変位を用いてはいない。式（１）又は式（２）又は式（３）から回転半径の長さＬを求め、このＬ値と角速度計１０８ｐの出力の積分結果（θ）と撮影倍率βからブレ量δを算出している。
【００１９】
図５乃至７を用いて、カメラの平行振れについて説明する。
カメラにてピッチングのみを想定し、カメラの垂直方向に生じる平行振れ１０４ｐについてピッチ方向の角度振れ１０３ｐのみの影響を受けている場合、上記の方法で適切な平行振れ補正を行える。しかし、図５に示すように、ピッチ方向の振れの影響による平行振れがなく、ロール方向の振れの影響による平行振れが生じている場合には、ピッチ方向の角度振れが非常に小さい値となる。このとき、上記方法で回転半径の長さＬを算出した場合、ピッチ方向の角度振れの検出値は非常に小さいが加速度検出値は大きい値となり、Ｌ値が非常に大きくなる。演算したＬ値で制御を行う場合、加速度検出値とピッチ方向の角度振れとの間に相関がないため、平行振れを適切に算定できていない。誤推定した平行振れの大きさに基づく補正量で防振制御が行われると、制御性能が低下する虞が生じる。
【００２０】
そこで、図５のように、ピッチ方向の振れによる平行振れがなく、ロール方向の振れによる垂直方向の平行振れが生じている場合には、以下の方法でブレ量δを算出する。
カメラ１０１の撮影光学系の主点位置における平行振れ１０４ｐと、ロール方向の角度振れ１０３ｒ及びその回転中心５０１ｒを定めた場合の回転半径５０２ｒの長さがＬである。ロール方向の角度振れ１０３ｒの大きさをθｒと記すとき、このθｒと回転半径５０２ｒの長さＬを用いて、垂直方向の平行振れ補正を行えば、適切な補正効果が得られる。つまり、（５）式に代えて、（６）式にてブレ量δが算出される。
【数４】
0005121911.tif 000005
カメラの水平方向における平行振れに関しても上記と同様の方法を踏襲できる。
【００２１】
図６はカメラのヨーイングを想定した場合に生じる角度振れ１０３ｙと、カメラの水平方向に生じる平行振れ１０４ｙを示した図である。カメラ１０１の撮影光学系の主点位置における平行振れ１０４ｙと、ヨー方向の角度振れ１０３ｙ及びその回転中心６０１ｙを定めた場合の回転半径６０２ｙの長さがＬである（上記の（１）乃至（５）式参照）。水平方向の平行振れについても、図７のように、ヨー方向の振れによる平行振れがなく、ロール方向の振れの影響で水平方向の平行振れが生じている場合には、式（６）と同様にブレ量δを算出すればよい。つまり、カメラ１０１の撮影光学系の主点位置における平行振れ１０４ｙと、ロール方向の角度振れ１０３ｒ及びその回転中心７０１ｒを定めた場合の回転半径７０２ｒの長さがＬである。ロール方向の角度振れ１０３ｒの大きさθｒと、回転半径７０２ｒの長さＬを用いて、水平方向の平行振れ補正を行えば、適切な補正効果が得られる。
【００２２】
図８は、本実施形態に係る防振制御装置の構成例を示すブロック図である。図８では、カメラ１０１の水平方向に生じる振れ（図１及び図２の矢印１０３ｙ、１０４ｙの方向）についての構成だけを示している。しかし、同様の構成はカメラの垂直方向に生じる振れ（図１及び図２の矢印１０３ｐ、１０４ｐの方向）にも設けられている。これらは基本的には同じ構成であるため、以下ではヨー方向及びロール方向についての構成だけを説明する。なお、図３にはカメラＣＰＵ１０６が行う処理を機能ブロックとして示すが、不図示のメモリに記憶したプログラムをカメラＣＰＵ１０６が解釈して実行することで各処理が行われる。
【００２３】
図８を用いて、角度振れの補正について説明する。図８では２つの角速度計のうち、角速度計１０８ｙを角速度計ｙ（第１の振れ検出手段）とし、角速度計１０８ｒを角速度計ｒ（第２の振れ検出手段）とする。そして、角速度計ｙ，角速度計ｒによって角度振れが検出され、カメラＣＰＵ１０６の制御下で振れ補正が行われる。なお、ここでは第１の振れ検出手段として角速度計１０８ｙを例にするが角速度計１０８ｐとも入れ替え可能であり、振れの検出方向が異なるだけで同じ制御を行うことができる。
角速度計１０８ｙからの角速度信号はカメラＣＰＵ１０６のＨＰＦ積分フィルタ８０１に入力される。ＨＰＦ積分フィルタ８０１にて、ＨＰＦ（高域通過フィルタ）でＤＣ（直流）成分をカットされた信号は積分されて、角度信号に変換される。手振れの周波数帯域はほぼ１乃至１０Ｈｚの間であり、ＨＰＦ積分フィルタ８０１のＨＰＦは、手振れの周波数帯域から十分離れた周波数成分（例えば０．１Ｈｚ以下）を遮断する１次ＨＰＦ特性を有する。
ＨＰＦ積分フィルタ８０１の出力は敏感度調整部８０３に入力される。敏感度調整部８０３は、ズーム及びフォーカス情報（位置情報）８０２と、該情報により求まる撮影倍率に基づいてＨＰＦ積分フィルタ８０１の出力を増幅し、角度振れの補正目標値とする。これは、フォーカスレンズ位置やズームレンズ位置などの光学情報の変化による振れ補正部１１０の振れ補正ストロークに対し、カメラ像面での振れ補正敏感度が変化するのを補正するためである。敏感度調整部８０３は、求めた角度振れの補正目標値を加算部８１９に送る。加算部８１９は、後述の出力選択部８１８の出力を敏感度調整部８０３の出力に加え、像ブレ補正量として駆動部１１２に出力する。駆動部１１２が振れ補正部１１０を駆動することで像ブレ補正が行われる。
【００２４】
次に、平行振れ補正について説明する。撮影光学系の光軸と直交する平面内にて水平方向又は垂直方向に装置に生じる平行振れは加速度計１０９ｙ（第３の振れ検出手段）によって検出されてカメラＣＰＵ１０６の制御下で振れ補正が行われる。
角速度計１０８ｙの出力はＨＰＦ積分フィルタ８０４に入力され、ＨＰＦ積分フィルタ８０４のＨＰＦでＤＣ成分をカットされた後、積分されて角度信号に変換される。ＨＰＦ積分フィルタ８０４の出力は利得調整部８０５に入力される。この利得調整部８０５とＨＰＦ積分フィルタ８０４により、平行振れ補正を行うべき周波数帯域におけるゲイン及び位相特性を調整している。利得調整部８０５の出力は後述する出力補正部８０６により補正され、ヨー方向における平行振れの補正目標値が演算される。出力補正部８０６の出力は出力選択部８１８を経て加算部８１９に送られる。
また、上記処理と並行して、角速度計１０８ｙの出力はＨＰＦ位相調整部８０７に入力され、角速度計１０８ｙの出力に重畳するＤＣ成分がカットされると共にその信号の位相調整が行われる。ここでのカットオフ周波数は後述するＨＰＦ積分フィルタ８０９のＨＰＦのカットオフ周波数と合わせており、周波数特性が一致するように調整してある。ＨＰＦ位相調整部８０７の出力は帯域通過手段である角速度計ｙＢＰＦ（帯域通過フィルタ）部８０８に送られて、所定帯域の周波数成分が抽出される。
【００２５】
加速度計１０９ｙの出力はＨＰＦ積分フィルタ８０９に入力され、ＨＰＦ積分フィルタ８０９のＨＰＦでＤＣ成分をカットされた後、積分されて速度信号に変換される。ＨＰＦ積分フィルタ８０９のＨＰＦのカットオフ周波数は上述したように、ＨＰＦ位相調整部８０７のＨＰＦの周波数特性と合わせて設定してある。ＨＰＦ積分フィルタ８０９の出力は帯域通過手段である加速度計ＢＰＦ部８１０に送られて、所定帯域の周波数成分が抽出される。
角速度計ｙＢＰＦ部８０８及び加速度計ＢＰＦ部８１０の各出力は、比較部ｙ８１１に（第１の比較部）入力される。比較部ｙ８１１は、利得調整部８０５の出力を補正する補正値（第１の補正係数）を算出し、出力補正部８０６に出力する。出力補正部８０６は、ズーム及びフォーカス情報８０２を用いて撮影倍率を演算し、求めた撮影倍率及び前述した補正係数に基づいて利得調整部８０５の出力を補正する。これにより、角速度計１０８ｙ及び加速度計１０９ｙの検出結果を用いてヨー方向における平行振れの補正目標値が算出されることになる。
【００２６】
次に、ロール方向における平行振れの補正目標値の算出について説明する。
角速度計１０８ｒの出力はＨＰＦ積分フィルタ８１２に入力され、ＨＰＦ積分フィルタ８１２のＨＰＦでＤＣ成分をカットされた後、積分されて角度信号に変換される。ＨＰＦ積分フィルタ８１２の出力は利得調整部８１３に入力される。この利得調整部８１３とＨＰＦ積分フィルタ８１２により、平行振れ補正を行うべき周波数帯域におけるゲイン及び位相特性を調整している。利得調整部８１３の出力は後述する出力補正部８１４により補正され、ロール方向における平行振れの補正目標値が演算される。
また、上記処理と並行して、角速度計１０８ｒの出力はＨＰＦ位相調整部８１５に入力され、角速度計１０８ｒの出力に重畳するＤＣ成分がカットされると共にその信号の位相調整が行われる。ここでのカットオフ周波数は上述したＨＰＦ積分フィルタ８０９のＨＰＦのカットオフ周波数と合わせており、周波数特性が一致するように調整してある。ＨＰＦ位相調整部８１５の出力は角速度計ｒＢＰＦ部８１６で所定帯域の周波数成分が抽出される。
【００２７】
角速度計ｒＢＰＦ部８１６及び加速度計ＢＰＦ部８１０の各出力は比較部ｒ８１７（第２の比較部）に入力される。比較部ｒ８１７は、利得調整部８１３の出力を補正する補正値（第２の補正係数）を算出して出力補正部８１４に出力する。出力補正部８１４は、ズーム及びフォーカス情報８０２を用いて撮影倍率を演算し、求めた撮影倍率及び比較部ｒ８１７からの補正係数に基づいて利得調整部８１３の出力を補正する。こうして角速度計１０８ｒ及び加速度計１０９ｙの検出結果を用いてロール方向における平行振れの補正目標値が算出されることになる。
出力補正部８０６、８１４の各出力は出力選択部８１８に入力される。出力選択部８１８は、比較部ｙ８１１、比較部ｒ８１７からの出力に応じて、選択した平行振れの補正目標量を加算部８１９に出力する。加算部８１９は平行振れ補正目標値と前述した角度振れ補正目標値を加算して、その結果を駆動部１１２に出力する。こうして、振れ補正部１１０が駆動部１１２により駆動され、角度振れと平行振れの両者について像ブレが補正される。
【００２８】
次に、比較部ｙ８１１と比較部ｒ８１７から出力される補正値について説明する。比較部ｙ８１１は、角速度計ｙＢＰＦ部８０８及び加速度計ＢＰＦ部８１０の出力を受け取って、下式（７）に示すように、角速度ω及び速度Ｖから回転半径の長さＬを算出する。比較部ｙ８１１は求めたＬ値を出力補正部８０６に送る。このＬ値が第１の補正係数に相当する。
【数５】
0005121911.tif 000006
同様に比較部ｒ８１７は、角速度計ｒＢＰＦ部８１６及び加速度計ＢＰＦ部８１０の出力を受け取って、上式（７）から回転半径の長さＬを算出する。比較部ｒ８１７は求めたＬ値を出力補正部８１４に送る。このＬ値が第２の補正係数に相当する。
回転半径Ｌは、（例えば、角速度計ｙＢＰＦ部８０８及び加速度計ＢＰＦ部８１０のカットオフ周波数が５Ｈｚの場合、２００ｍｓ程度に設定された）所定時間内の速度Ｖと角速度ωそれぞれの最大振幅のピーク値の比より算出してもよい。更に回転半径Ｌの更新は速度Ｖと角速度ωがそれぞれ算出された瞬間毎に行ってもよい。このとき、速度Ｖと角速度ωをそれぞれ時系列的に平均化したり、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）で高周波成分をカットすることで、回転半径を算出する際の高周波ノイズ成分を除去した回転半径が算出できる。この場合、第１及び第２の補正係数は瞬時値ではなく、回転半径Ｌの平均値や所定帯域の周波数成分に相当する。
【００２９】
図９は比較部ｙ８１１の内部処理を表したブロック図である。以下では、比較部ｙ８１１を説明するが、比較部ｒ８１７についても同様の処理が行われる。
角速度計ｙＢＰＦ部８０８及び加速度計ＢＰＦ部８１０の各出力は、回転半径算出部９０１に入力される。回転半径算出部９０１は上式（７）を用いて回転半径の長さＬを算出して、上限処理部９０２に出力する。ここで上限値にクランプされた信号は出力選択部８１８に送られる。
【００３０】
ここで上限処理部９０２を設けている理由を説明する。回転半径算出部９０１は角速度計ｙＢＰＦ部８０８の出力と加速度計ＢＰＦ部８１０の出力を用いて回転半径を求める。回転中心が複数あって、それらの回転中心からの合成振れを加速度計１０９ｙが検出している場合、演算のタイミングによってはＬ値が大きく誤推定されてしまう可能性がある。これは、回転半径算出部９０１が角速度計ｙＢＰＦ部８０８と加速度計ＢＰＦ部８１０で設定された周波数帯域において回転半径の長さを算出するからである。角速度計ｙＢＰＦ部８０８と加速度計ＢＰＦ部８１０で設定された周波数帯域以外の周波数帯域で演算の影響が大きい場合、回転半径算出部９０１は設定された周波数帯域における回転半径を正しく求められないことがある。
また、ここで回転半径の値を大きく設定した場合、角速度計ｙＢＰＦ部８０８と加速度計ＢＰＦ部８１０で設定された周波数帯域での平行振れについてはしっかり抑制できる。しかし、これでは該周波数帯域よりも高域の周波数帯域での手振れについても同時にゲインを大きくする結果となり、手振れの高周波帯域における防振性能が過制御となってしまうことが懸念される。静止画撮影の場合には、撮影者は手振れが起こらないように注意してカメラをしっかり持って撮影することが多い。そのときの回転半径値は大きな値にはならない。このことを考慮し、過制御により防振制御性能が低下しないように防ぐために上限処理部９０２には、角速度計ｙＢＰＦ部８０８と加速度計ＢＰＦ部８１０で設定された周波数帯域に適合する上限値が設定されている。
【００３１】
角速度計ｙＢＰＦ部８０８の出力は乗算部９０３にも送られる。上限処理部９０２の出力は遅延部９０５により、１サンプリング期間だけ遅延されて乗算部９０３に送られる。遅延部９０５は、現時点よりも、サンプリング周期に相当する期間だけ前の時点における、上限処理部９０２の出力を取得する出力取得部である。
乗算部９０３の出力は相関判定部９０４に送られ、加速度計ＢＰＦ部８１０の出力との間で相関判定が行われる。判定結果は出力選択部８１８に送出される。
【００３２】
図１０は、加速度検出値を１階積分した速度と、角速度と回転半径との積と、両者の誤差について時間変化を例示したグラフである。波形１００１は加速度計ＢＰＦ部８１０の出力変化を示す。符号１００２乃至１００４で示す期間は、サンプリング周期に相当する期間を表し、符号１００５乃至１００７は各期間での振幅を表している。波形１００８は乗算部９０３の出力信号の変化、つまり、角速度計ｙＢＰＦ部８０８の出力に対して、上限処理部９０２から得た回転半径（１サンプリング周期前に取得したＬ値）を乗じた信号の波形である。即ち、波形１００８では角速度計１０８ｙより求めた角速度に回転半径の長さＬを掛けることで、波形１００１との間で次元を揃えている。回転半径の長さＬは上式（７）により求めているので、波形１００８はその逆算値となり、その振幅は波形１００１の振幅１００５乃至１００７と等しくなる。但し、波形１００１と波形１００８との間の位相関係については、ずれが生じる場合もある。最下段に示す波形１００９は波形１００１と波形１００８との誤差の変化を示す。符号１０１０乃至１０１２は期間１００２乃至１００４での振幅をそれぞれ表している。
【００３３】
図６に示すように、加速度計１０９ｙの検出している振れがヨー方向におけるカメラ回転の影響のみを大きく受け、図７に示すようなロール方向におけるカメラ回転の影響を殆ど受けていない場合、波形１００１と波形１００８は一致する。しかし、加速度計１０９ｙの検出している振れが図７に示すようなロール方向におけるカメラ回転の影響のみを大きく受け、図６に示すようなヨー方向におけるカメラ回転の影響を殆ど受けていない場合にはヨー方向の角速度検出及び加速度検出だけでは充分でない。すなわち、角速度計１０８ｙと加速度計１０９ｙによる検出値を用いて回転半径を正しく演算することはできない。
また回転中心が複数あって、かつ加速度計１０９ｙの検出している振れが、ヨー方向のカメラ回転の影響による振れと、ロール方向のカメラ回転の影響による振れが合成されている場合も、ヨー方向の角速度検出及び加速度検出だけでは充分でない。ロール方向のカメラ回転による影響が大きい場合、角速度計１０８ｙと加速度計１０９ｙによる検出値を用いて回転半径を正しく演算することはできず、Ｌ値が非常に大きい値に推定されてしまうことがある。
【００３４】
そこで比較部y８１１の相関判定部９０４は、加速度計１０９ｙの検出している振れが、ヨー方向とロール方向のうちのどの方向におけるカメラ回転の影響を大きく受けているかを判定する。この判定は図１０の波形１００１及び１００８の相関性を調べることで行われる。つまり以下に示すどちらの相関が高いのかが判定される。
・加速度計ＢＰＦ部８１０の出力と、角速度計ｙＢＰＦ部８０８による角速度にヨー方向における回転半径の長さＬを乗じた出力との相関。
・加速度計ＢＰＦ部８１０の出力と、角速度計ｒＢＰＦ部８１６による角速度にロール方向における回転半径の長さＬを乗じた出力との相関。
相関度の高い方の回転半径を選択して平行振れ補正を行うことにより、平行振れ補正精度を高めることができる。
ヨー方向のカメラ回転による振れとロール方向のカメラ回転による振れについて各々の相関度の算出方法を以下に説明する。なお、ここではヨー方向のカメラ回転による振れの相関度の算出方法を説明するが、ロール方向のカメラ回転による振れの相関度の算出についても比較部ｒ８１７にて同様に演算される。
【００３５】
図１０の波形１００１と波形１００８の波形の一致度を判定するために相関判定部９０４は、波形１００１と波形１００８の差である波形１００９を求める。そして、波形１００１、波形１００９に対して一定の周期でサンプリングが行われ、その結果が比較される。矢印１００２乃至１００４で示す各サンプリング期間にて、波形１００１の振幅（最大値と最小値との差）を、矢印１００５乃至１００７で示し、波形１００９の振幅を矢印１０１０乃至１０１２で示す。サンプリング周期としては抽出周波数の周期を設定しており、例えば２Ｈｚとした場合には０．５秒となる。サンプリング周期における波形１００１、１００９の振幅は平均されるが、その理由は、突発的な振幅の変化により判定精度が低下しないように回避するためである。
【００３６】
回転半径の検出開始と同期して相関判定部９０４は、波形１００１、１００９の振幅を算出し始め、各々撮影直前までの平均演算を行う。相関判定部９０４はさらにそれらの平均値の比を求めることで、波形１００１と１００８の一致度判定値を算出する。一致度判定値は、波形１００１と１００８がどの程度一致しているかを表し、判定の目安となる値であり、一致度判定値が小さいほど波形１００１と波形１００８がよく一致していることを示す。なお、波形１００１、１００９の振幅の平均値については回転半径の検出時点から撮影開始時点までの平均値を求める方法に限らず、所定期間に亘る移動平均を計算して更新していく方法でもよい。その場合には撮影直前の更新値を用いて一致度判定値を求めることができる。
上記方法で、ヨー方向のカメラ回転による振れの一致度判定値（第１の判定値）が算出され、同様にロール方向のカメラ回転による振れの一致度判定値（第２の判定値）が算出される。出力選択部８１８は相関判定部９０４からの指示に従って、一致度判定値が小さい方の平行振れ補正量を選択する。これにより、撮影直前に選択されている平行振れの補正量を用いて撮影動作中に平行振れ補正が行われる。つまり、ヨー方向のカメラ回転による振れの一致度判定値の方が小さければ、出力補正部８０６の出力値が平行振れ補正量（第１の補正量）として選択される。またロール方向のカメラ回転による振れの一致度判定値の方が小さければ出力補正部８１４の出力値が平行振れ補正量（第２の補正量）として選択される。その時々の振れ状態に合った平行振れ補正を行えるので、平行振れの補正精度が高くなる。
【００３７】
以上のように第１実施形態では、第１及び第２の振れ検出手段が角度振れ検出手段である。第１の振れ検出手段（ピッチ角速度センサ又はヨー角速度センサ）、第２の振れ検出手段（ロール角速度センサ）、第３の振れ検出手段（加速度センサ）により、角度振れ補正と平行振れ補正が行われる。平行振れ補正については第１及び第３の振れ検出手段の検出結果を用いて第１の補正量が算出され、第２及び第３の振れ検出手段の検出結果を用いて第２の補正量が算出される。前記相関判定の結果に従って、第１及び第２の補正量のうちの一方が選択されて、平行振れ補正が行われる。
水平方向の平行振れがヨー方向のカメラ回転の影響のみを大きく受け、ロール方向のカメラ回転の影響を殆ど受けていない場合、ヨー角速度計１０８ｙと加速度計１０９ｙを用いて最適な平行振れ補正を行うことができる。また水平方向の平行振れがロール方向のカメラ回転の影響のみを大きく受け、ヨー方向のカメラ回転の影響を殆ど受けていない場合、ロール角速度計１０８ｒと加速度計１０９ｙを用いて最適な平行振れ補正を行うことができる。同様に垂直方向の平行振れがピッチ方向のカメラ回転の影響のみを大きく受け、ロール方向のカメラ回転の影響を殆ど受けていない場合、ピッチ角速度計１０８ｐと加速度計１０９ｐを用いて最適な平行振れ補正を行うことができる。また垂直方向の平行振れがロール方向のカメラ回転の影響のみを大きく受け、ピッチ方向のカメラ回転の影響を殆ど受けていない場合、ロール角速度計１０８ｒと加速度計１０９ｐを用いて最適な平行振れ補正を行うことができる。
よって、第１実施形態では、小型で機動性の高い防振制御装置により、マクロ撮影でも安定した防振、つまり平行振れの高精度な画像ブレ補正を行える。
【００３８】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係るカメラの基本的な構成は第１実施形態の場合と同様である。よって、以下では主として相違点を説明し、第１実施形態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は省略する。なお、このことは後述する他の実施形態でも同様とする。
図１１は、第２実施形態に係るカメラに具備される防振制御装置の構成例を示すブロック図である。図１１では、カメラの水平方向に生じる振れ（図１及び図２の矢印１０３ｙ、１０４ｙの方向）についての構成だけを示している。同様の構成はカメラの垂直方向に生じる振れ（図１及び図２の矢印１０３ｐ、１０４ｐの方向）にも設けられている。これらは方向の違いを除いて基本的には同じであるため、以下ではカメラの水平方向についての構成だけを説明する。
【００３９】
第２実施形態は、以下の点で第１実施形態と異なる。
・第１実施形態では、図８などに示したように、ヨー方向の回転とロール方向の回転の各々で特定周波数にて回転半径長Ｌを求めた。これに対して第２実施形態では、ヨー方向の回転とロール方向の回転の各々で複数の周波数にて回転半径Ｌを求め、最適な回転半径長Ｌを用いて各々の平行振れ補正量を算出する。
・第２実施形態では、ヨー方向とロール方向の回転について各々算出した平行振れ補正量に関して重み付けゲインを乗算し、最終的な平行振れ補正量を求める。この重み付けゲインについては、周波数毎にヨー方向とロール方向の回転のそれぞれの相関度を比較して算出される。
【００４０】
図８と図１１のブロック図の違いは以下の通りである。「→」は置換を意味する。
・角速度計ｙＢＰＦ部８０８→角速度計ｙ第１ＢＰＦ部１１０１。
・加速度計ＢＰＦ部８１０→加速度計第１ＢＰＦ部１１０２。
・比較部ｙ８１１→比較部ｙ１１０３。
・比較部ｒ８１７→比較部ｒ１１０８。
・角速度計ｒＢＰＦ部８１６→角速度計ｒ第１ＢＰＦ部１１０７。
・加算部８１９→加算部１１１２。
【００４１】
出力選択部８１８は削除され、出力補正部８０６及び８１４の出力が３入力の加算部１１１２に入力される。そして追加された構成要素は以下の通りである。括弧内の符号は入力元と出力先の符号をそれぞれ示す。
・角速度計ｙ第２ＢＰＦ部１１０４（入力：８０７／出力：１１０６）。
・加速度計第２ＢＰＦ部１１０５（入力：８０９／出力：１１０６,１１１０）。
・角速度計ｒ第２ＢＰＦ部１１０９（入力：８１５／出力：１１１０）。
・比較部ｙ１１０６（入力：１１０４，１１０５／出力：１１１１）。
・比較部ｒ１１１０（入力：１１０５，１１０９／出力：１１１１）。
・回転半径選択部１１１１（入力：１１０３，１１０６，１１０８，１１１０／出力：８０６，８１４）。
各比較部での回転半径演算方法は、第１実施形態で説明した方法と同様である。但し、角速度計ｙ第１ＢＰＦ部１１０１と加速度計第１ＢＰＦ部１１０２と角速度計ｒ第１ＢＰＦ部１１０７にて、バンドパスフィルタリングの抽出周波数は同じ周波数に設定されている。また角速度計ｙ第２ＢＰＦ部１１０４と加速度計第２ＢＰＦ部１１０５と角速度計ｒ第２ＢＰＦ部１１０９にて、バンドパスフィルタリングの抽出周波数は同じ周波数に設定される。第１ＢＰＦ部、第２ＢＰＦ部ではそれぞれ、手振れの周波数帯域である１乃至１０Ｈｚ内の周波数（例えば２Ｈｚと１０Ｈｚ）が設定されている。本例では周波数帯域を２種類としているが、３種類以上の周波数を設定して回転半径を求めてもよい。
【００４２】
各々に求めた回転半径から、回転半径選択部１１１１は最終的に用いる回転半径を算出する。その方法を以下に説明する。
図１２のフローチャートは回転半径の選択処理例を示す。図中の「Ｙａｗ」はヨー方向を表し、「Ｒｏｌｌ」はロール方向を表す。「ＢＰＦ１」は第１ＢＰＦ部を表し、「ＢＰＦ２」は第２ＢＰＦ部を表す。
【００４３】
Ｓ１２０１で各比較部は回転半径の長さを算出する。比較部ｙ１１０３は「ＹａｗＢＰＦ１回転半径」を算出し、比較部ｙ１１０６が「ＹａｗＢＰＦ２回転半径」を算出する。比較部ｒ１１０８は「ＲｏｌｌＢＰＦ１回転半径」を算出し、比較部ｒ１１１０が「ＲｏｌｌＢＰＦ２回転半径」を算出する。回転半径の名称については方向及び関与するＢＰＦ部の名称を付すことで区別する。
【００４４】
次にＳ１２０２で、それぞれの一致度判定度が算出される。つまり、ＹａｗＢＰＦ１、ＹａｗＢＰＦ２の一致度判定値及び、ＲｏｌｌＢＰＦ１、ＲｏｌｌＢＰＦ２の一致度判定値を各比較部の相関判定部が算出する。算出方法は図９のブロック図における相関判定部９０４及び図１０を用いて説明した通りである。ＹａｗＢＰＦ１の一致度判定値は比較部ｙ１１０３で算出され、ＹａｗＢＰＦ２の一致度判定値は比較部ｙ１１０６で算出される。ＲｏｌｌＢＰＦ１の一致度判定値は比較部ｒ１１０８で算出され、ＲｏｌｌＢＰＦ２の一致度判定値は比較部ｒ１１１０で算出される。
【００４５】
次にＳ１２０３で回転半径選択部１１１１は、ＹａｗＢＰＦ１の一致度判定値とＲｏｌｌＢＰＦ１の一致度判定値を比較する。ＹａｗＢＰＦ１の一致度判定値がＲｏｌｌＢＰＦ１の一致度判定値よりも小さい場合、Ｓ１２０４に進み、ＹａｗＢＰＦ１の一致度判定値がＲｏｌｌＢＰＦ１の一致度判定値以上の場合、Ｓ１２０５に進む。Ｓ１２０４ではＹａｗＢＰＦ１回転半径としてＳ１２０１で算出された値が保持され、ＲｏｌｌＢＰＦ１回転半径はゼロに設定される。またＳ１２０５ではＹａｗＢＰＦ１回転半径がゼロに設定され、ＲｏｌｌＢＰＦ１回転半径としてＳ１２０１で算出された値が保持される。
次にＳ１２０６で回転半径選択部１１１１は、ＹａｗＢＰＦ２の一致度判定値とＲｏｌｌＢＰＦ２の一致度判定値を比較する。ＹａｗＢＰＦ２の一致度判定値がＲｏｌｌＢＰＦ２の一致度判定値よりも小さい場合、Ｓ１２０７に進み、ＹａｗＢＰＦ２の一致度判定値がＲｏｌｌＢＰＦ２の一致度判定値以上の場合、Ｓ１２０８に進む。Ｓ１２０７でＹａｗＢＰＦ２回転半径としてＳ１２０１で算出された値が保持され、ＲｏｌｌＢＰＦ２回転半径はゼロに設定される。またＳ１２０８ではＹａｗＢＰＦ２回転半径がゼロに設定され、ＲｏｌｌＢＰＦ２回転半径としてＳ１２０１で算出された値が保持される。
【００４６】
次にＳ１２０９では、上記で再設定された回転半径に基づき、Ｓ１２０２での処理と同様の方法で一致度判定値がそれぞれ算出される。Ｓ１２１０で回転半径選択部１１１１は、ＹａｗＢＰＦ１の一致度判定値とＹａｗＢＰＦ２の一致度判定値を比較する。ＹａｗＢＰＦ１の一致度判定値がＹａｗＢＰＦ２の一致度判定値よりも小さい場合、Ｓ１２１１に進み、ＹａｗＢＰＦ１の一致度判定値がＹａｗＢＰＦ２の一致度判定値以上の場合、Ｓ１２１２に進む。Ｓ１２１１ではＹａｗ回転半径（ヨー方向におけるＬ値）としてＹａｗＢＰＦ１回転半径が設定される。Ｓ１２１２ではＹａｗ回転半径としてＹａｗＢＰＦ２回転半径が設定される。
【００４７】
次にＳ１２１３で回転半径選択部１１１１は、ＲｏｌｌＢＰＦ１の一致度判定値とＲｏｌｌＢＰＦ２の一致度判定値を比較する。ＲｏｌｌＢＰＦ１の一致度判定値がＲｏｌｌＢＰＦ２の一致度判定値よりも小さい場合、Ｓ１２１４に進み、ＲｏｌｌＢＰＦ１の一致度判定値がＲｏｌｌＢＰＦ２の一致度判定値以上の場合、Ｓ１２１５に進む。Ｓ１２１４ではＲｏｌｌ回転半径（ロール方向におけるＬ値）としてＲｏｌｌＢＰＦ１回転半径が設定される。またＳ１２１５ではＲｏｌｌ回転半径としてＲｏｌｌＢＰＦ２回転半径が設定される。
【００４８】
次にＳ１２１６で回転半径選択部１１１１は、上記ステップで設定された回転半径から、Ｙａｗ一致度判定とＲｏｌｌ一致度判定を行う。ここで、Ｓ１２０１乃至１２１５で算出した各回転半径の値をもとに、Ｙａｗ回転半径がゼロに設定されている場合には、ヨー方向のカメラ回転に伴う平行振れの影響は殆どないと判定される。この場合、Ｓ１２１７でＹａｗ重み付けゲインの値はゼロに設定され、Ｒｏｌｌ重み付けゲインの値には１が設定される。また、Ｒｏｌｌ回転半径がゼロに設定されている場合には、ロール方向の回転の影響による平行振れ影響は殆どないと判定される。この場合、Ｓ１２１７でＹａｗ重み付けゲインの値は１に設定され、Ｒｏｌｌ重み付けゲインの値にゼロが設定される。
【００４９】
Ｙａｗ回転半径とＲｏｌｌ回転半径の両方がゼロ以外の数値を示す場合、ヨー方向及びロール方向のカメラ回転に伴う平行振れの影響が同時に表れていることになる。即ち、周波数帯域によって影響する回転半径の軸が異なることとなる（例えば、２Ｈｚの揺れはヨー方向のカメラ回転の影響が大きく、１０Ｈｚの揺れはロール方向のカメラ回転の影響が大きいなど）。この場合、Ｙａｗ回転半径及びＲｏｌｌ回転半径がＢＰＦ１（第１ＢＰＦ部）とＢＰＦ２（第２ＢＰＦ部）のうち、どちらの周波数帯域での回転半径に設定されているかに従って、ヨー方向及びロール方向の一致度判定値が設定される。Ｙａｗ回転半径としてＢＰＦ１での回転半径が設定されている場合（ＹａｗＢＰＦ２回転半径がゼロに設定されている場合）は、Ｙａｗ一致度判定値として、ＹａｗＢＰＦ１一致度判定値が設定される。そして、Ｒｏｌｌ回転半径にはＲｏｌｌＢＰＦ２回転半径が設定されている（ＲｏｌｌＢＰＦ１回転半径がゼロに設定されている）場合、Ｒｏｌｌ一致度判定値にはＲｏｌｌＢＰＦ２一致度判定値が設定される。
【００５０】
Ｓ１２１７のゲイン算出処理で回転半径選択部１１１１は、Ｙａｗ重み付けゲイン（ＹａｗＧａｉｎと記す）とＲｏｌｌ重み付けゲイン（ＲｏｌｌＧａｉｎと記す）を算出する。Ｓ１２１６で算出されたＹａｗ一致度判定値を「ＹａｗＪｄｇ」と記し、Ｒｏｌｌ一致度判定値を「ＲｏｌｌＪｄｇ」と記すとき、下式（８）と（９）によりＹａｗ重み付けゲインＹａｗＧａｉｎとＲｏｌｌ重み付けゲインＲｏｌｌＧａｉｎが算出される。
【数６】
0005121911.tif 000007
なお、ＲｏｌｌＪｄｇ（又はＹａｗＪｄｇ）の値が小さいときに、ロール方向（又はヨー方向）の相関度が高くなるのでＹａｗＧａｉｎ（又はＲｏｌｌＧａｉｎ）が小さくなることに注意を要する。
【００５１】
次のＳ１２１８で回転半径選択部１１１１は、Ｓ１２０１乃至１２１５で算出したＹａｗ回転半径とＲｏｌｌ回転半径に対してそれぞれ、Ｙａｗ重み付けゲイン（ＹａｗＧａｉｎ）とＲｏｌｌ重み付けゲイン（ＲｏｌｌＧａｉｎ）を乗算する。こうして、最終的なＹａｗ補正用回転半径とＲｏｌｌ補正用回転半径が算出され、本処理が終了する。
出力補正部８０６は、回転半径選択部１１１１からのＹａｗ補正用回転半径を用いて上式（５）の右辺第２項の演算を行う。また出力補正部８１４は、回転半径選択部１１１１からのＲｏｌｌ補正用回転半径を用いて上式（６）の右辺第２項の演算を行う。出力補正部８０６と出力補正部８１４の各出力は、加算部１１１２に送られ、角度振れ補正量に加算される。加算部１１１２の出力は駆動部１１２に入力され、振れ補正部１１０が駆動部１１２により駆動される。これにより角度振れと平行振れの両者に対する像ブレが補正されることになる。
【００５２】
第２実施形態ではヨー方向とロール方向とでそれぞれの平行振れを重み付けして、平行振れ補正量を求める。これにより、平行振れの制御量が過剰となることで防振制御性能が低下することへの対策を講じ、両方向における平行振れに対して防振制御を実現できる。
第２実施形態では、第１の振れ検出手段（ピッチ角速度センサ又はヨー角速度センサ）と第３の振れ検出手段（加速度センサ）の検出結果から第１の補正量が算出される。そして第２の振れ検出手段（ロール角速度センサ）と第３の振れ検出手段の検出結果から第２の補正量が算出される。これら平行振れの補正量は、異なる複数の周波数帯域毎に求められる。周波数帯域毎に第１の角度振れに伴う平行振れの影響が大きいか、第２の角度振れに伴う平行振れの影響が大きいかが判定され、周波数帯域毎に平行振れ補正量が設定される。周波数帯域毎に、第１の角度振れを補正する第１の補正係数と第２の角度振れを補正する第２の補正係数が算出される。第１及び第２の補正係数にそれぞれ重み付けゲインを乗算することで、最終的な平行振れ補正量が算出される。これにより、第１の角度振れの影響による平行振れと第２の角度振れの影響による平行振れを同時に抑制することができる。
第２実施形態によれば、平行振れがピッチ方向又はヨー方向のカメラ回転による影響と、ロール方向のカメラ回転による影響を同時に受けている場合でも、最適な平行振れの補正を行える。よって、小型で機動性の高い防振制御装置により、マクロ撮影でも安定した防振、つまり平行振れの高精度な像ブレ補正が実現できる。
【００５３】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態を説明する。
図１３は、第３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１３では、カメラの水平方向に生じる振れ（図１及び図２の矢印１０３ｙ、１０４ｙの方向）の構成についてのみを示している。しかし、同様の構成はカメラの垂直方向に生じる振れ（図１及び図２の矢印１０３ｐ、１０４ｐの方向）にも設けられている。これらは方向の違いを除いて基本的には同じ構成であるため、以下ではカメラの水平方向についての構成だけを説明する。
第１実施形態では、図８などで説明したように、ヨー方向とロール方向のカメラ回転に係るそれぞれの回転半径を求め、それらのうち一方の回転半径と角速度により、平行振れ補正量を求めている。これに対して第３実施形態では、ヨー方向とロール方向のうちの一方（例えばヨー方向）のカメラ回転による平行振れをまず求める。加速度計出力からその平行振れの影響による成分が減算され、その減算した信号から他方（例えばロール方向）の回転半径と平行振れ補正量が算出される。よって、ロール方向のカメラ回転の影響による平行振れと、ヨー方向のカメラ回転の影響による平行振れの両方について平行振れ補正量を算出することができる。
【００５４】
図８と図１３の違いは以下の通りである。
・出力選択部８１８が削除され、出力補正部８０６及び８１４の出力が加算部１３０４に入力されること。
・比較部ｙ８１１が比較部ｙ１３０５に置き換わり、比較部ｒ８１７が比較部ｒ１３０６に置き換わっていること。
・比較部ｙ１３０５の１サンプリング周期前の出力を取得するために遅延部１３０１が設けられ、乗算部１３０２と減算部１３０３が設けられていること。
角速度計ｙＢＰＦ部８０８と加速度計ＢＰＦ部８１０の各出力は比較部ｙ１３０５に入力され、ここで回転半径が算出され、出力補正部８０６に送られる。出力補正部８０６はズーム及びフォーカス情報８０２を用いて撮影倍率を演算し、利得調整部８０５の出力を補正して、ヨー方向の平行振れの補正目標値を算出して加算部１３０４に出力する。
角速度計ｙＢＰＦ部８０８の出力は乗算部１３０２にも送られ、該出力と遅延部１３０１の出力が乗算される。乗算結果は減算部１３０３への負入力として送られる。減算部１３０３には加速度計ＢＰＦ部８１０の出力が正入力として送られ、減算結果は比較部ｒ１３０６に送られる。比較部ｒ１３０６は減算部１３０３の減算結果と、角速度計ｒＢＰＦ部８１６の出力を比較する。比較部ｒ１３０６が算出した回転半径は出力補正部８１４に送られる。
【００５５】
第３実施形態では、まずヨー方向の平行振れの補正目標値を求め、加速度計ＢＰＦ部８１０の出力からヨー方向の振れの影響を除去した信号を生成し、ロール方向の平行振れの補正目標値を算出する。ヨー方向とロール方向の平行振れの補正目標値を合成することで、平行振れ補正量が算出される。
【００５６】
以下にロール方向の平行振れの補正目標値について算出方法を説明する。
比較部ｙ１３０５の出力はヨー方向における角度振れの回転半径（ヨー回転半径）を示している。遅延部１３０１は１サンプリング周期前のヨー回転半径を出力する。１サンプリング周期前のヨー回転半径と、角速度計ｙＢＰＦ部８０８の出力は乗算部１３０２で乗算され、設定された周波数帯域におけるヨー方向の平行振れ速度が算出される。減算部１３０３は加速度計ＢＰＦ部８１０の出力から乗算部１３０２の出力を減算し、減算結果を比較部ｒ１３０６に出力する。減算部１３０３ではヨー方向の平行振れ速度の影響を除去した平行振れ速度が算出される。
比較部ｒ１３０６には減算部１３０３の出力と、角速度計ｒＢＰＦ部８１６の出力（ロール角速度ＢＰＦ信号）が入力され、ロール方向における角度振れの回転半径（ロール回転半径）が算出される。出力補正部８１４はズーム及びフォーカス情報８０２より撮影倍率を演算し、求めた撮影倍率及び算出したロール回転半径に基づいて利得調整部８１３の出力を補正する。こうしてロール方向における平行振れの補正目標値が演算されることになる。
出力補正部８０６及び出力補正部８１４の各出力は、３入力の加算部１３０４に送られ、ここで角度振れ補正量と共に加算され、加算結果は駆動部１１２に送られる。
【００５７】
次に比較部ｙ１３０５及び比較部ｒ１３０６で行われる処理を説明する。なお、比較部ｙ１３０５と比較部ｒ１３０６では同様の方法で演算が行われるため、以下では比較部ｙ１３０５について説明する。比較部ｙ１３０５内の演算ブロックを図１４に示す。図８に示す構成との相違点は以下の通りである。
・回転半径算出部９０１の出力は遅延部９０５に入力され、これにより１サンプリング周期前の回転半径が取得されること。
・回転半径算出部９０１の出力と相関判定部９０４の出力は、上限処理部１４０１に入力され、上限処理部１４０１は上限値にクランプされた信号を出力すること。この上限値は相関判定部９０４の出力する一致度判定値の大きさに応じて可変設定される。
【００５８】
相関判定部９０４で求めた一致度判定値の大きさに応じて、上限処理部１４０１の上限値を設定する理由を、以下に説明する。上限処理部１４０１では、一致度判定値が小さい場合（相関度大）に上限値が大きい値に設定される。一致度判定値が大きい場合（相関度小）には、上限値が小さい値に設定される。これは相関度が小さいときの回転半径が大きくならないようにするためである。これにより、相関度が小さい場合のカメラ回転の影響に対して、回転半径の誤推定による平行振れ補正量の誤算出を防ぎ、平行振れに対する防振制御性能の低下を防止できる。
本例では、特定周波数におけるヨー回転半径とロール回転半径を求める方法について説明した。これに限らず、ヨー方向とロール方向の回転について各々複数の周波数における回転半径を求める方法でもよい。この場合、カメラＣＰＵ１０６は周波数毎に一方の角速度から回転半径を求め、その周波数における角速度と回転半径を乗算した平行振れ速度をその周波数における平行振れ速度から除去する。除去後の平行振れ速度と、その周波数における他方の角速度から、その周波数における他方の回転半径が算出される。
【００５９】
以上のように第３実施形態では、第１の振れ検出手段（ピッチ角速度センサ又はヨー角速度センサ）と第３の振れ検出手段（加速度センサ）による検出結果から第１の平行振れ補正係数（ピッチ回転半径又はヨー回転半径）を求める。そして第３の振れ検出手段の検出信号から、第１の角度振れの影響による平行振れの成分を除去した信号が生成される。この信号と第２の振れ検出手段（ロール角速度センサ）の検出信号から第２の平行振れ補正係数（ロール回転半径）が算出される。第１の振れ検出手段の検出信号と第１平行振れ補正係数から第１の角度振れの影響による平行振れ補正量が算出される。また第２の振れ検出手段の検出信号と第２の平行振れ補正係数から第２の角度振れの影響による平行振れ補正量が算出される。第１及び第２の平行振れ補正量を合成することにより、第１の角度振れの影響による平行振れと第２の角度振れの影響による平行振れを同時に抑制することができる。
第３実施形態によれば、平行振れがピッチ方向またはヨー方向のカメラ回転の影響と、ロール方向のカメラ回転の影響を同時に受けている場合でも、最適な平行振れ補正を行うことができる。よって、小型で機動性の高い防振制御装置により、マクロ撮影でも安定した防振、つまり平行振れの高精度な像ブレ補正を実現できる。
【００６０】
［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態を説明する。
図１５は、本発明の第４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１５では、カメラの水平方向に生じる振れ（図１及び図２の矢印１０３ｙ、１０４ｙの方向）についての構成だけを示している。しかし、同様の構成はカメラの垂直方向に生じる振れ（図１及び図２の矢印１０３ｐ、１０４ｐの方向）にも設けられている。これらは方向の違いを除いて基本的には同じ構成であるため、以下ではカメラの水平方向についての構成だけを説明する。
本実施形態の特徴は、第３の振れ検出手段が、撮像部（図１、図２の撮像素子１０７参照）の出力信号から振れを検出することである。つまり、カメラＣＰＵ１０６は、撮像素子１０７の画像出力を用いて、撮影光学系の主点近傍の平行振れを検出する。
【００６１】
図１５と図８との構成上の相違点は以下の通りである。
・加速度計１０９ｙ、ＨＰＦ積分フィルタ８０９、加速度計ＢＰＦ部８１０に代えて、画像動き検出部１５０１ｙ、動きベクトルＢＰＦ部１５０４が設けられていること。
・ＨＰＦ位相調整部８０７がＨＰＦ積分遅延調整部１５０２に置き換わっていること。
・ＨＰＦ位相調整部８１５がＨＰＦ積分遅延調整部１５０３に置き換わっていること。
撮像素子１０７が時間経過と共に出力する画像信号を比較することで、手振れや構図のずれを検出する方法は広く知られており、電子防振或いは画像合成技術として活用されている。しかしながら、前述したように回転半径の長さＬを求める方法では、静止画を撮影する前の撮影準備状態（動画取得状態）での画像情報を利用して角速度出力の補正が可能である。よって、これまでは動画撮影でしか生かせなかった撮像部の画像出力を、静止画撮影時の平行振れ補正に活用できるので有効である。
【００６２】
図１６は動きベクトルの説明図である。画像１６０１ａは、ある時刻における主被写体（花）を撮影した画像例を示す。この画像１６０１ａに対し、その後の所定時間経過後（例えば１／３０秒後）の花の画像が細線で示す画像１６０１ｂである。この２つの画像は、角度振れと平行振れが原因で構図が異なっており、図１６の上下左右方向で主被写体像にずれが生じている。
画像１６０１ａにおいて、主被写体である花１６０２ａの輪郭部１６０３ａは、コントラストの高い領域である。これを特徴点として定めた場合、特徴点１６０３ａの位置情報及び画像１６０１ｂにおける花１６０２ｂの輪郭部の画像情報から、特徴点１６０３ａに対応する特徴点１６０３ｂを求めることができる。この２つの特徴点を結ぶ動きベクトル１６０４を水平方向と垂直方向の各成分に分解すると、矢印１６０４ｙ（水平方向成分）、１６０４ｐ（垂直方向成分）に示すようになる。この２方向に成分分解した動きベクトルを、画像毎に繋いでゆけば、画像上での振れ変位が求まる。
【００６３】
水平方向の動きベクトル（矢印１６０４ｙ参照）を例にすると、時刻毎の画像間の動きベクトルを累積してゆく処理が行われる。図１５に示す画像動き検出部１５０１ｙは画像の動きを検出する。画像動き検出部１５０１ｙの出力は、動きベクトルＢＰＦ部１５０４に入力され、該ＢＰＦ部は所定の周波数帯域成分（例えば２Ｈｚ）のみを通過させる。これにより、動きベクトルに重畳するノイズや、被写体が動くことにより発生する低周波のずれを除去できるので、手振れ成分のみが正確に検出可能となる。動きベクトルＢＰＦ部１５０４の出力は比較部ｙ８１１及び比較部ｒ８１７にそれぞれ送られる。
ヨー方向の角速度計１０８ｙの出力は、ＨＰＦ積分遅延調整部１５０２に送られて、積分により角速度が角度に変換される。これは、動きベクトルとの間で次元を揃えるためである。その後、角速度計ｙＢＰＦ部８０８は、角度波形に重畳した低周波のドリフト成分などを除去する。
【００６４】
ところで、画像情報から得られた動きベクトルを累積していくことで得られる、画像上の像ずれ量は、角速度計１０８ｙの出力の積分値である角度に対して位相がずれて出力される。この位相ずれは撮像素子１０７の画像読み出しによる遅延が原因である。そこで、この位相ずれを補正するために、ＨＰＦ積分遅延調整部１５０２が設けられる。角速度計１０８ｙの出力はＨＰＦ積分遅延調整部１５０２に通すことで、角速度の積分と共に、撮像素子１０７の遅延と同程度の遅延が加えられる。そのため、角速度計ｙＢＰＦ部８０８の出力は、動きベクトルＢＰＦ部１５０４の出力との間で位相が揃うことになる。
角速度計ｙＢＰＦ部８０８及び動きベクトルＢＰＦ部１５０４の各出力は、比較部ｙ８１１に入力される。比較部ｙ８１１は利得調整部８０５の出力を補正する補正値（第１の補正係数）を算出する。出力補正部８０６はズーム及びフォーカス情報８０２より撮影倍率を演算し、求めた撮影倍率及び前記補正係数に基づいて利得調整部８０５の出力を補正する。これによりヨー方向における平行振れの補正目標値が演算されることになる。
【００６５】
ロール方向における平行振れの補正目標値も上記方法と同様に演算される。角速度計１０８ｒの出力はＨＰＦ積分遅延調整部１５０３を通すことで、角速度が積分されて角度に変換されると共に、撮像素子１０７の遅延と同程度の遅延が加えられる。そのため、角速度計ｒＢＰＦ部８１６の出力は、動きベクトルＢＰＦ部１５０４の出力との間で位相が揃うことになる。角速度計ｒＢＰＦ部８１６及び動きベクトルＢＰＦ部１５０４の各出力は比較部ｒ８１７に入力される。比較部ｒ８１７は利得調整部８１３の出力を補正する補正値（第２の補正係数）を算出する。出力補正部８１４はズーム及びフォーカス情報８０２より撮影倍率を演算し、求めた撮影倍率及び前記補正係数に基づいて利得調整部８１３の出力を補正する。これにより、ロール方向における平行振れの補正目標値が演算されることになる。
出力補正部８０６と出力補正部８１４の各出力は出力選択部８１８に入力され、平行振れの補正目標量が決定される。平行振れの補正目標値と敏感度調整部８０３からの角度振れの補正目標値は加算部８１９で加算され、加算結果が駆動部１１２に出力される。振れ補正部１１０は駆動部１１２により駆動され、角度振れと平行振れの両者に対して像ブレ補正が行われることになる。
【００６６】
尚、本実施形態では、撮影開始までの間は角度振れ補正のみを行い、平行振れ補正は行わないようにしている。上記のように撮像素子１０７の出力信号が遅れても角速度信号を遅らすことで互いを比較できるのは、回転半径の値が撮影時のみ必要であり、これをリアルタイムで算出する必要がないためである。
また本実施形態では、撮像素子１０７に生じる画像のブレを、第３の振れ検出手段によって検出する。そして第３の振れ検出手段と、第１の振れ検出手段（ピッチ角速度センサ又はヨー角速度センサ）と第２の振れ検出手段（ロール角速度センサ）を用いて、角度振れ補正と平行振れ補正が行われる。よって、専用の加速度計が不要になるので、カメラの小型化、軽量化が実現できる。更に、撮影準備状態の場合にも電子防振を行うことで、角度振れ補正と平行振れ検出を並行して行う。
【００６７】
上記の各実施形態の要点をまとめると、以下のようになる。
・カメラの水平方向の平行振れに関しては、ヨー方向の角速度検出手段の出力と、ロール方向の角速度検出手段の出力と、水平方向の加速度検出手段又は画像動き検出手段の出力を用いて水平方向の振れ補正が行われる。
・カメラの垂直方向の平行振れに関しては、ピッチ方向の角速度検出手段の出力と、ロール方向の角速度検出手段の出力と、垂直方向の加速度検出手段又は画像動き検出手段の出力を用いて、垂直方向の振れ補正が行われる。
【００６８】
なお、本発明に係る防振制御装置は、デジタル一眼レフカメラやデジタルコンパクトカメラに限らず、デジタルビデオカメラや、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、携帯電話などの各種の光学装置に搭載できる。
【符号の説明】
【００６９】
１０１      カメラ
１０６      カメラＣＰＵ
１０７      撮像素子
１０８ｙ，１０８ｐ    角速度計（第１の振れ検出手段）
１０８ｒ    角速度計（第２の振れ検出手段）
１０９ｙ，１０９ｐ    加速度計（第３の振れ検出手段）
１１０      振れ補正部
１１１      補正レンズ
１１２      駆動部
１５０１ｙ  画像動き検出部（第３の振れ検出手段）
【図１】
0005121911.tif 000008
【図２】
0005121911.tif 000009
【図３】
0005121911.tif 000010
【図４】
0005121911.tif 000011
【図５】
0005121911.tif 000012
【図６】
0005121911.tif 000013
【図７】
0005121911.tif 000014
【図８】
0005121911.tif 000015
【図９】
0005121911.tif 000016
【図１０】
0005121911.tif 000017
【図１１】
0005121911.tif 000018
【図１２】
0005121911.tif 000019
【図１３】
0005121911.tif 000020
【図１４】
0005121911.tif 000021
【図１５】
0005121911.tif 000022
【図１６】
0005121911.tif 000023