CN109844632A - 抖动校正装置、摄像装置及抖动校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够精度良好地校正平行抖动的抖动校正装置、摄像装置及抖动校正方法。根据本发明的一个方式所涉及的抖动校正装置，根据计算出的旋转半径和与计算出的旋转半径相对应的极性是否不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性来确定在抖动的校正中使用的旋转半径，并根据与所确定的旋转半径相对应的校正量校正像抖动，因此能够考虑由旋转半径的更新所引起的的对校正的极性的影响而精度良好地校正平行抖动。另外，“预先存储的旋转半径”可以为固定值，也可以在抖动校正的期间进行更新。并且，抖动校正能够通过使抖动校正透镜和/或成像元件位移来进行。

Description

抖动校正装置、摄像装置及抖动校正方法
技术领域
本发明涉及一种抖动校正装置、摄像装置及抖动校正方法，尤其涉及一种校正由手抖等抖动所引起的图像抖动的抖动校正装置、具备这种抖动校正装置的摄像装置及校正由手抖等抖动所引起的图像抖动的抖动校正方法。
背景技术
近年来，一般的相机具备防止由手抖所引起的图像抖动的抖动校正功能。手抖有通过相机的旋转而产生的角度抖动和通过相机的上下左右方向的移动而产生的平行抖动，至今为止较多的是仅校正由角度抖动所引起的图像抖动的相机，但当进行如使用微距镜头的近接摄影那样像倍率高的摄影时，平行抖动的影响大，因此最近还进行由平行抖动所引起的图像抖动的校正。对于这种平行抖动，已知有将平行抖动作为“与平行抖动等价的角度抖动”处理而进行抖动量的计算及校正的技术。
例如，专利文献1中记载有一种防振控制装置，其设置有以不同的方式检测振动的2个振动检测机构，通过这些振动检测机构的输出运算校正值来校正振动检测机构的输出，并根据经校正的输出来驱动抖动校正机构。并且，专利文献2中记载有一种抖动量检测装置，其具备检测偏航、间距、旋转角速度的角速度传感器和检测X、Y轴方向的X、Y加速度的加速度传感器，将根据这些传感器的输出计算出的X速度的第1分量及第2分量进行加法运算而获取X速度，通过将该X速度关于时间进行积分而计算向X轴方向的移动量。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利5693656号公报
专利文献2：日本专利5846927号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
如上所述，当将平行抖动作为“与平行抖动等价的角度抖动”处理时，计算将平行抖动设为“角度抖动”时的旋转半径，并根据该旋转半径确定校正机构的位移量及极性(方向)。在曝光期间反复连续进行这种处理而旋转半径(及根据该旋转半径的位移量及其方向)被逐次更新。此时，根据旋转半径的值，存在校正量成为零的情况，若旋转半径在这种值的附近变化，则校正的极性从正变为负或者与其相反地变化。若在这种情况下极性错误，则有可能因校正而抖动的影响增加或因频繁的极性变化而校正机构的动作变得不稳定，因此为了精度良好地进行校正，不仅需要考虑位移量，还需要考虑极性，但以往的技术关于这点未充分加以考虑。例如，上述专利文献1中记载有当计算出的旋转半径的可靠性低时，使用预先存储的校正量，并且，专利文献2中记载有将可靠性低的旋转半径清零(zero clear)，但未考虑到由旋转半径的更新所引起的对校正的极性的影响。
如此，以往的技术无法精度良好地校正平行抖动。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够精度良好地校正平行抖动的抖动校正装置、摄像装置及抖动校正方法。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的，本发明的第1方式所涉及的抖动校正装置具备：角速度检测部，检测抖动的角速度；加速度检测部，检测抖动的加速度；旋转半径计算部，根据检测出的角速度及加速度计算抖动的基准面围绕的旋转半径；校正运算部，根据计算出的旋转半径计算对抖动的每单位抖动角度的校正量及校正的极性；旋转半径确定部，根据计算出的旋转半径和与计算出的旋转半径相对应的极性是否不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性来确定在抖动的校正中使用的旋转半径；及抖动校正部，根据与所确定的旋转半径相对应的校正量及极性进行对抖动的校正。
根据第1方式，根据计算出的旋转半径和与计算出的旋转半径相对应的极性是否不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性来确定在抖动的校正中使用的旋转半径，并根据与所确定的旋转半径相对应的校正量及极性来校正像抖动，因此能够考虑由旋转半径的更新所引起的对校正的极性的影响而精度良好地校正平行抖动。在第1方式及以下的各方式中，“预先存储的旋转半径”可以为固定值，也可以在抖动校正的期间进行更新。
另外，在第1方式中，抖动校正能够在即时预览图像模式、静止画面模式、动画模式的曝光期间进行。并且，抖动校正能够通过使抖动校正透镜和/或成像元件位移来进行。
在第1方式中，能够将成像元件的像面作为抖动的基准面。
关于第2方式所涉及的抖动校正装置，在第1方式中，校正运算部参考旋转半径与每单位抖动角度的校正量及校正的极性的关系来计算对抖动的校正量及极性。第2方式表示校正量及极性计算的具体方式的一例。
关于第3方式所涉及的抖动校正装置，在第1或第2方式中，在与计算出的旋转半径相对应的极性不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性的情况下，当计算出的旋转半径与预先存储的旋转半径之差大于旋转半径计算阈值时，旋转半径确定部将计算出的旋转半径确定为在抖动的校正中使用的旋转半径。即使在与计算出的旋转半径相对应的极性不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性的情况下，当旋转半径的变化量少(阈值以下)时，也有可能是计算误差。因此，在第3方式中，在与计算出的旋转半径相对应的极性不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性的情况下，当计算出的旋转半径与预先存储的旋转半径之差大于旋转半径计算阈值时，将计算出的旋转半径确定为在抖动校正中使用的旋转半径。由此，确实是旋转半径发生变化，其结果，校正的极性发生了变化时，能够将计算出的旋转半径确定为在抖动校正中使用的旋转半径，因此能够精度良好地校正平行抖动，并且能够防止由极性的频繁变更所引起的误动作。
关于第4方式所涉及的抖动校正装置，在第1或第2方式中，在与计算出的旋转半径相对应的极性不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性的情况下，当计算出的旋转半径与校正量成为零的旋转半径之差大于阈值时，旋转半径确定部将计算出的旋转半径确定为在抖动的校正中使用的旋转半径。第4方式表示校正的极性发生了变化时的相对应的另一方式，确实是旋转半径发生变化，其结果，校正的极性发生了变化时，能够将计算出的旋转半径确定为在抖动校正中使用的旋转半径，因此能够精度良好地校正平行抖动，并且能够防止由极性的频繁变更所引起的误动作。
关于第5方式所涉及的抖动校正装置，在第1或第2方式中，当与计算出的旋转半径相对应的极性不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性时，旋转半径确定部将设定在预先存储的旋转半径与校正量成为零的旋转半径之间的旋转半径确定为在抖动的校正中使用的旋转半径。第5方式表示校正的极性发生了变化时的相对应的又一方式，能够利用与对预先存储的旋转半径的极性相同的极性进行校正，能够精度良好地校正平行抖动，并且能够防止由极性的频繁变更所引起的误动作。另外，在第5方式中，能够将预先存储的旋转半径、校正量成为零的旋转半径及这两个之间的任意的旋转半径确定为在抖动校正中使用的旋转半径。
关于第6方式所涉及的抖动校正装置，在第1至第5方式中的任一方式中，还具备计算旋转半径的可靠度的可靠度计算部，当计算出的可靠度为阈值以下时，旋转半径确定部将预先存储的旋转半径确定为在抖动的校正中使用的旋转半径来代替计算出的旋转半径。根据第6方式，能够通过考虑旋转半径的可靠度而精度良好地校正平行抖动，并且当可靠度为阈值以下时，将预先存储的旋转半径确定为在抖动的校正中使用的旋转半径来代替计算出的旋转半径，因此能够防止由极性的频繁变更所引起的误动作。另外，旋转半径的可靠度能够根据角速度的值或符号、旋转半径的值或符号等来判断。
关于第7方式所涉及的抖动校正装置，在第1至第6方式中的任一方式中，旋转半径确定部根据所确定的旋转半径来更新预先存储的旋转半径。在第7方式中，由于根据所确定的旋转半径来更新预先存储的旋转半径，所以能够适当考虑旋转半径的变化，能够根据此来精度良好地校正平行抖动。另外，旋转半径的“更新”也可以通过用所确定的旋转半径替换预先存储的旋转半径来进行，也可以通过考虑所确定的旋转半径而计算新的值(例如，考虑到旋转半径的变化履历的平均值等)来进行。
为了实现上述目的，本发明的第8方式所涉及的摄像装置具备：摄像光学系统；成像元件，被摄体的光学像通过摄像光学系统被成像；及第1至第7方式中任一方式所述的抖动校正装置，其中，抖动校正部通过在与摄像光学系统的光轴垂直的面内，利用计算出的校正量及极性驱动摄像光学系统和成像元件中至少一者来进行对抖动的校正。在第8方式中，当驱动摄像光学系统时，能够通过驱动抖动校正用透镜来进行像抖动的校正。
为了实现上述目的，本发明的第9方式所涉及的抖动校正方法具备：角速度检测工序，检测抖动的角速度；加速度检测工序，检测抖动的加速度；旋转半径计算工序，根据检测出的角速度及加速度计算抖动的基准面围绕的旋转半径；校正运算工序，根据计算出的旋转半径计算对抖动的每单位抖动角度的校正量及校正的极性；旋转半径确定工序，根据计算出的旋转半径和与计算出的旋转半径相对应的极性是否不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性来确定在抖动的校正中使用的旋转半径；及抖动校正工序，根据与所确定的旋转半径相对应的校正量及极性进行对抖动的校正。在第9方式中，与第1方式同样地，能够精度良好地校正平行抖动。另外，在第9方式中，可以包含与第2至第7方式相同的结构。
发明效果
如以上所说明，根据本发明的抖动校正装置、摄像装置及抖动校正方法，能够精度良好地校正平行抖动。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的数码相机的结构的框图。
图2是表示数码相机的角度抖动及位移抖动的图。
图3是表示抖动校正装置的结构及抖动校正处理的概略的图。
图4是表示第1实施方式中的抖动校正处理的流程图。
图5是表示第1实施方式中的旋转半径与每单位抖动角度的校正量及极性的关系的图。
图6是表示与计算出的旋转半径相对应的极性不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性的状态的图。
图7是表示与计算出的旋转半径相对应的极性和与预先存储的旋转半径相对应的极性相同的状态的图。
图8是用于说明判断旋转半径的变化是否大于阈值的状态的图。
图9是表示第2实施方式所涉及的抖动校正装置的结构及抖动校正处理的概略的图。
图10是表示第2实施方式中的抖动校正处理的流程图。
图11是表示第3实施方式中的抖动校正处理的流程图。
图12是用于说明第3实施方式中的旋转半径的确定的图。
图13是表示第4实施方式中的抖动校正处理的流程图。
图14是用于说明第4实施方式中的旋转半径的确定的图。
图15是表示第5实施方式所涉及的摄像装置的结构的框图。
图16是表示第5实施方式中的旋转半径与每单位抖动角度的校正量及极性的关系的图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明所涉及的抖动校正装置、摄像装置及抖动校正方法的实施方式进行说明。
＜第1实施方式＞
＜数码相机的结构＞
图1是表示第1实施方式所涉及的数码相机100(摄像装置)的结构的框图。如图1所示，数码相机100由摄像光学系统10(摄像光学系统)及相机主体20构成，摄像光学系统10包括摄像透镜12、光圈14及抖动校正透镜16。另一方面，相机主体20具备成像元件22(成像元件)、AFE24(AFE：Analog Front End(模拟前端))、A/D转换器26(A/D：Analog to Digital(模拟到数字))、DSP28(DSP：Digital Signal Processor(数字信号处理器))、图像处理部30、存储器32、显示器34、AE/AWB检测电路36(AE：Auto Expos ure(自动曝光)、AWB：AutoWhite Balance(自动白平衡))、CPU40(CPU：Central Processing Unit(中央处理单元))及操作部42。
摄像光学系统10的摄像透镜12为设置成在变焦或调节焦点时能够沿着光轴L移动的透镜。在图1中仅图示有1个摄像透镜12，但摄像透镜12由多个透镜构成，包括变焦时被驱动的变焦透镜、在调节焦点时被驱动的聚焦透镜等。光圈14在光轴L上具有由多个光圈叶片形成的开口，通过移动光圈叶片的位置而调节开口的大小来调节曝光量。
抖动校正透镜16设置成能够沿相对于光轴L垂直的方向移动，在数码相机100中发生了手抖(角度抖动及位移抖动)时，沿消除手抖的朝向被驱动。抖动校正透镜16被包括音圈马达(VCM：Voice Coil Motor)或步进马达等的致动器驱动。另外，抖动校正透镜16的驱动方向或驱动量被抖动校正装置44控制。
成像元件22例如为CCD(Charge Coupled Device(电荷耦合器件))型成像元件或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor(互补金属氧化物半导体))型成像元件，被摄体的光学像通过摄像光学系统10被成像。在摄像面上以矩阵状排列有具有滤色器的多个像素，通过将从被摄体入射的光按每个像素进行光电转换而拍摄被摄体的像。成像元件22所输出的摄像信号输入到AFE24，通过相关双采样去除噪声并被放大。由AFE24去除噪声并被放大的摄像信号通过A/D转换器26转换为数字图像数据，并输入到DSP28。另外，当成像元件22为CMOS型成像元件时，A/D转换器26内置于成像元件22内的情况较多。
DSP28作为对被输入的图像数据实施灰度校正处理或伽玛校正处理等信号处理的画质校正处理电路或以JPEG(Joint Photographic Experts Group(联合图像专家组))等形式压缩和/或扩展图像数据的压缩扩展处理电路发挥功能。并且，在图像处理部30中输入由DSP28实施了各种校正处理等的图像数据，进一步实施轮廓增强处理等图像处理。通过图像处理部30实施了图像处理的图像数据能够存储于存储器32及显示于显示器34。
AF检测电路38(AF：Auto Focus(自动曝光))为根据从DSP28输出的图像数据检测焦距的电路，输出从设置于图像数据内的AF检测区域中提取高频分量并进行累计而得到的输出焦点评价值。并且，根据焦点评价值，以使AF检测区域内的对比度最大的方式使摄像光学系统10的聚焦透镜(摄像透镜12)通过聚焦马达沿着光轴L移动，由此自动进行聚焦。另外，也可以进行相位差方式的聚焦控制来代替这种基于对比度AF方式的聚焦控制。当进行相位差方式的聚焦控制时，以使根据使用图像数据中的聚焦区域内的具有多个相位差的像素计算出的相位差数据而求出的散焦量成为零的方式控制聚焦透镜。另外，当使用相位差方式时，可以另外配设相位差AF用的成像元件，使用通过相位差AF用的成像元件检测出的相位差进行AF处理。
AE/AWB检测电路36根据从DSP28输出的图像数据来检测白平衡是否适合于摄影，并且检测适合于摄影的曝光量。并且，调节光圈14的开口的大小或成像元件22的电子快门的速度等，以使曝光量变得适当。
抖动校正装置44从角速度传感器60(参考图3)的输出值获取通过数码相机100的旋转而产生的角速度ω，并从加速度传感器50(参考图3)的输出值获取通过平行移动而产生的平移加速度α，根据角速度ω及平移加速度α计算数码相机100中所产生的手抖并进行校正。另外，抖动校正装置44所计算的手抖有由光轴L旋转而产生的角度抖动θ和由与光轴L垂直的面内的平行移动而产生的位移抖动Y(平行抖动)这两种。抖动校正装置44根据角速度ω及平移加速度α等计算角度抖动θ及位移抖动Y，并根据这些计算抖动量。抖动量输入到后述的致动器中，致动器驱动抖动校正透镜16以消除被输入的抖动量。
CPU40按照经由操作部42的用户操作来统一控制数码相机100的各部。例如，若释放按钮被操作(例如，将释放按钮按压至在行程中途的半按压操作)，则CPU40通过AF检测电路38进行自动调焦，并且通过AE/AWB检测电路36自动调节曝光量。并且，在数码相机100设定为即时预览图像模式、静止画面摄影模式、动画摄影模式时，CPU40执行后述的抖动校正处理。另外，除了数码相机100的摄影模式以外，也可以根据用户经由操作部42是否还进行了抖动校正处理的指示来进行抖动校正处理。
＜角度抖动及位移抖动＞
接着，对基于第1实施方式所涉及的数码相机100的抖动校正处理进行说明。如上所述，数码相机100利用抖动校正装置44计算由手抖产生的角度抖动θ和位移抖动Y，并进行对这些抖动的校正。
图2是用于说明第1实施方式所涉及的数码相机100中的角度抖动θ及位移抖动Y的概略图。如图2所示，角度抖动θ为光轴L以旋转中心C为中心旋转的抖动，旋转半径R例如为从旋转中心C至像面IS为止的距离。角度抖动θ通过对角速度ω进行积分来计算，旋转半径R如后述根据由位移抖动Y产生的平移加速度α和角速度ω来计算。并且，位移抖动Y为与光轴L垂直的面内的由数码相机100的平行移动所引起的抖动，利用角度抖动θ和旋转半径R表示为Y＝R×θ。
另外，如图2所示，当旋转中心C存在于比数码相机100更靠用户侧(图2的右侧)时设为“旋转半径R为正(plus)”，当旋转中心C存在于比数码相机100更靠被摄体侧(图2的左侧)时设为“旋转半径R为负(minus)”。并且，位移抖动Y将与光轴L垂直的面内的抖动作为对象。
＜抖动校正装置的结构＞
图3是表示第1实施方式所涉及的数码相机100的与抖动校正处理有关联的部分(抖动校正装置44)的结构的框图。如图3所示，抖动校正装置44具备加速度传感器50(加速度检测部)及角速度传感器60(角速度检测部)，根据加速度传感器50的输出信号(以下，称为加速度信号。)及角速度传感器60的输出信号(以下，称为角速度信号。)计算抖动量，并根据计算出的抖动量控制抖动校正透镜16的移动方向及移动量。
从加速度传感器50输出的加速度信号输入到姿势角计算部52而计算姿势角，并根据其结果由重力分量计算部54计算姿势角中的重力加速度分量。另外，在计算姿势角时，还使用由HPF62(HPF：High Pass Filter，高通滤波器)处理的角速度信号。从加速度信号中减去该重力加速度分量而去除重力加速度分量，从而计算(检测)平移加速度α。根据加速度信号计算平移加速度α的一系列处理构成加速度检测工序。并且，在加速度检测工序中使用的一系列构成要件(包括加速度传感器50)构成加速度检测部。检测出的平移加速度α通过BPF56(BPF：Band Pass Filter，带通滤波器)去除无用分量，由积分电路58进行积分而计算位移抖动Y的平移速度V。计算出的平移速度V输入到旋转半径计算部70(旋转半径计算部)。
从角速度传感器60输出的角速度信号输入到BPF67，在角速度信号中通过手抖而产生的角度抖动θ的频率(例如1Hz～10Hz左右)的分量被提取之后，由相位补偿电路68调整相位而作为角速度ω被输出，输入到旋转半径计算部70。根据角速度信号计算(检测)角速度ω的一系列处理构成角速度检测工序。并且，在角速度检测工序中使用的一系列构成要件(包括角速度传感器60)构成角速度检测部。角速度信号输入到HPF62，在去除角速度信号的无用分量之后，由积分电路64进行积分，进而由HPF66去除无用分量而计算角度抖动θ，并输入到校正运算部72(校正运算部)。校正运算部72根据旋转半径计算每单位抖动角度的校正量及校正的极性。
抖动校正装置44除了上述构成要件以外，还包括旋转半径确定部76(旋转半径确定部)、位置控制部77(抖动校正部)及校正机构78(抖动校正部)。关于基于这些构成要件的抖动校正处理，将在后面进行叙述。
＜抖动校正处理＞
接着，对基于上述结构的抖动校正装置44的抖动校正处理进行说明。图4是表示第1实施方式中的抖动校正处理(抖动校正方法)的流程图。
首先，旋转半径计算部70根据基于加速度信号及角速度信号检测出的平移速度V及角速度ω来计算以成像元件22的像面IS(参考图2)为基准面的旋转半径R(步骤S100：旋转半径计算工序)。旋转半径R能够使用平移速度V和角速度ω并利用R＝V/ω的关系来计算。并且，根据计算出的旋转半径R，校正运算部72计算抖动校正的灵敏度及极性(步骤S102：校正运算工序)。
图5是表示旋转半径与每单位抖动角度的透镜位移量的关系的示意图。校正运算部72参考预先存储于校正运算部72的这种关系来计算抖动校正的灵敏度及极性。“抖动校正的灵敏度”是指每单位抖动量的校正量(透镜位移的大小)，“抖动校正的极性”是指校正(透镜位移)的方向(正或负)。根据旋转半径R的值，存在即使“抖动校正的灵敏度”相同，“抖动校正的极性”也会不同的情况，并且，若旋转半径R随时间变化，则抖动校正的灵敏度及极性也会变化。因此，若除了抖动校正的灵敏度以外不考虑极性，则无法进行准确的校正，抖动的影响反而有可能增加。因此，在第1实施方式中，通过不仅考虑抖动校正的灵敏度，还考虑极性，能够精度良好地校正平行抖动。
在图5中，分别以参考符号FDn、FDm、FDf、FDinf表示对焦距离为近距离、中距离、远距离、无限大时的旋转半径与每单位抖动角度的透镜位移量的关系。如图5所示，对焦距离越短，透镜位移量的变化相对于旋转半径的变化就越大。并且，除了对焦距离以外，图5的关系还根据变焦位置而不同。因此，校正运算部72根据对焦距离及变焦位置预先存储多个如图5所示的关系，根据从摄像光学系统10获取的对焦距离及变焦位置的信息(包含于图3中所记载的“变焦及聚焦信息”)选择适当的关系，并参考所选择的关系来计算抖动校正的灵敏度及极性。
返回到图4的流程图，继续对抖动校正处理进行说明。在步骤S104中，旋转半径确定部76判断在步骤S102中计算出的校正的极性是否不同于与预先存储于旋转半径确定部76的旋转半径相对应的校正的极性(旋转半径确定工序)。“预先存储的旋转半径”可以为固定值，也可以在抖动校正的期间进行更新。
图6是表示与计算出的旋转半径相对应的校正的极性不同于与预先存储的旋转半径相对应的校正的极性的状态的图。图6中，预先存储的旋转半径为旋转半径R1A，与旋转半径R1A相对应的透镜位移量为位移量L1A。并且，在步骤S100中计算出的旋转半径为旋转半径R1B，与旋转半径R1B相对应的透镜位移量为位移量L1B。在该情况下，位移量L1A为正且位移量L1B为负，因此在步骤S102中计算出的校正的极性(负)不同于与预先存储的旋转半径相对应的校正的极性(正)，步骤S104的判断被肯定。
图7为与图6相同的情况，是表示与计算出的旋转半径相对应的校正的极性和与预先存储的旋转半径相对应的校正的极性相同的状态的图。在图7中，预先存储的旋转半径为旋转半径R2A，与旋转半径R2A相对应的透镜位移量为位移量L2A。并且，在步骤S100中计算出的旋转半径为旋转半径R2B，与旋转半径R2B相对应的透镜位移量为位移量L2B。在该情况下，在步骤S102中计算出的校正的极性(负)和与预先存储的旋转半径相对应的校正的极性(负)相同，步骤S104的判断被否定。
若步骤S104的判断被肯定，则进入步骤S106，若被否定，则跳过步骤S106而进入S108。
在步骤S106中，旋转半径确定部76判断“在步骤S100中计算出的旋转半径与预先存储于旋转半径确定部76的旋转半径之差是否大于旋转半径计算阈值”(旋转半径确定工序)。参考图8对步骤S106中的判断的例子进行说明。在图8中，预先存储的旋转半径为旋转半径R3A，与旋转半径R3A相对应的透镜位移量为位移量L3A。并且，在步骤S100中计算出的旋转半径为旋转半径R3B，与旋转半径R3B相对应的透镜位移量为位移量L3B。因此，在该情况下，判断“是否为|R3B-R3A|＞旋转半径计算阈值”。
在抖动校正处理中，即使在与在步骤S100中计算出的旋转半径相对应的校正的极性不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性的情况下(在图6中，位移量L1B的极性不同于位移量L1A的极性)，当旋转半径的变化量少时(阈值以下时)，极性变化也有可能是由计算误差所引起。因此，在第1实施方式中，在与计算出的旋转半径相对应的极性不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性的情况下，当计算出的旋转半径与预先存储的旋转半径之差大于旋转半径计算阈值时(例如，在图8中|R3B-R3A|＞阈值时)，旋转半径确定部76将在步骤S100中计算出的旋转半径确定为在抖动校正中使用的旋转半径。由此，确实是旋转半径发生变化，其结果，校正的极性发生了变化时，能够将在步骤S100中计算出的旋转半径确定为在抖动校正中使用的旋转半径，因此精度良好地校正平行抖动，并且能够防止由极性的频繁变更所引起的误动作。另外，旋转半径计算阈值能够考虑计算精度(例如，10mm左右)来设定。
若步骤S106的判断被肯定，则进入步骤S108，旋转半径确定部76将在步骤S100中计算出的旋转半径确定为在抖动校正中使用的旋转半径(旋转半径确定工序)，并进入步骤S110。若判断被否定，则跳过步骤S108及步骤S110，维持存储于旋转半径确定部76的旋转半径而进入步骤S112。
在步骤S110中，旋转半径确定部76根据在步骤S108中确定的旋转半径来更新上述“预先存储于旋转半径确定部76的旋转半径”。另外，旋转半径的“更新”可以通过用在步骤S108中确定的旋转半径替换预先存储的旋转半径来进行，也可以通过考虑所确定的旋转半径而计算新的值(例如，考虑到旋转半径的变化履历的权重平均值等)来进行。
在步骤S112中，校正运算部72计算对在步骤S108中确定的旋转半径的校正的灵敏度及极性，并根据计算结果及抖动量(根据角度抖动θ、位移抖动Y、变焦信息及聚焦信息进行计算)确定抖动校正(角度抖动及平行抖动)的校正量(大小)及极性(方向)。另外，当在步骤S100中计算出的旋转半径确定为“在抖动校正中使用的旋转半径”时，在步骤S112中可以不再计算校正的灵敏度及极性。并且，抖动量例如能够根据摄影倍率β(聚焦信息的一例)、焦距f(变焦信息的一例)、角度抖动θ、旋转半径R以(1+β)fθ+βRθ求出。第2项中，Rθ表示位移抖动Y。
校正机构78利用在步骤S112中确定的校正量及极性控制位置控制部77来驱动抖动校正透镜16(步骤S114；抖动校正工序)。另外，校正机构78包括在与光轴L垂直的面内驱动抖动校正透镜16的致动器(音圈马达、步进马达等)。抖动校正透镜16的驱动分别在正交的两个轴向上进行。并且，也可以一边将驱动结果反馈给位置控制部77一边进行驱动。
抖动校正装置44在抖动校正的期间内(例如即时预览图像模式、静止画面摄影模式、动画摄影模式的曝光期间)反复进行上述抖动校正的处理(步骤S100～步骤S114)。
＜第1实施方式的效果＞
如以上所说明，根据第1实施方式所涉及的数码相机100，通过考虑校正的极性及旋转半径计算阈值，能够精度良好地校正平行抖动，并且能够防止由极性的频繁变更所引起的误动作。
＜第2实施方式＞
接着，对本发明的抖动校正装置、摄像装置及抖动校正方法的第2实施方式进行说明。
图9是表示第2实施方式所涉及的抖动校正装置44A的结构的图。抖动校正装置44A在具备可靠度计算部74(可靠度计算部)的点上不同于第1实施方式所涉及的抖动校正装置44(参考图3)。另外，抖动校正装置44A的其他结构与抖动校正装置44相同，因此对相同的构成要件标注相同的参考符号，并省略详细说明。并且，关于摄像装置的结构，除了抖动校正装置44A以外，也与第1实施方式所涉及的数码相机100相同，因此省略详细说明。
图10是表示第2实施方式中的抖动校正处理(抖动校正方法)的流程图。图10的流程图在设置有步骤S103的处理的点上不同于图4的流程图。
在步骤S103中，上述可靠度计算部74(参考图9)判断在步骤S100中计算出的旋转半径的可靠度是否大于阈值。具体而言，可靠度能够根据角速度ω的值来计算。例如，当角速度ω大致为零时，数码相机100有可能被固定于三脚上，因此旋转半径的可靠度低。并且，当角速度ω的符号不变的情况持续时，有可能在平摇(panning)中，在该情况下，旋转半径的可靠度也低。并且，也能够根据旋转半径R的值来计算可靠度。在该情况下，当计算出超过人的前臂长度的旋转半径时或旋转半径的符号频繁变化时，旋转半径的可靠度低。另外，对旋转半径的可靠度的阈值能够考虑校正机构78的动作的稳定性或抖动校正的精度等来设定。
当如此计算出的旋转半径的可靠度高于阈值时，步骤S103的判断被肯定而进入步骤S104，进行与图4的流程图相同的处理。另一方面，当可靠度为阈值以下时，判断被否定而不更新旋转半径就进入步骤S112，将预先存储的旋转半径确定为在抖动校正中使用的旋转半径，并根据与该旋转半径相对应的校正量及极性进行抖动校正。另外，图10的流程图除了步骤S103的处理以外，与图4相同，因此对相同的处理标注与图4相同的步骤号，并省略详细说明。
＜第2实施方式的效果＞
根据第2实施方式，与第1实施方式同样地，除了考虑校正的极性及对旋转半径变化的阈值以外，还考虑旋转半径的可靠度(可靠度是否高于阈值)，由此能够精度良好地校正平行抖动，并且能够防止由极性的频繁变更所引起的误动作。
＜第3实施方式＞
接着，对本发明的抖动校正装置、摄像装置及抖动校正方法的第3实施方式进行说明。
在第3实施方式中，抖动校正装置的结构与图9的抖动校正装置44A相同，因此省略详细说明。并且，摄像装置的结构除了抖动校正装置44A以外，与第1实施方式所涉及的数码相机100相同，因此省略详细说明。
图11是表示第3实施方式中的抖动校正处理(抖动校正方法)的流程图。图11的流程图在设置有步骤S103的点上不同于图4的流程图，且在代替步骤S106而设置有步骤S107的点上不同于图10的流程图。步骤S103中的可靠度的判定与第2实施方式相同(参考图10)。
关于步骤S107的处理，参考图12进行说明。在第3实施方式中，在与在步骤S100中计算出的旋转半径相对应的极性不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性的情况下(步骤S104的判断为“是”)，当在步骤S100中计算出的旋转半径与校正量(透镜位移量)成为零的旋转半径之差大于阈值时，旋转半径确定部76将在步骤S100中计算出的旋转半径确定为在抖动校正中使用的旋转半径。该阈值能够考虑旋转半径的计算精度或校正的稳定性等来设定。在图12的例子中，预先存储的旋转半径为R4A，与其相对应的透镜位移量为L4A。另一方面，在步骤S100中计算出的旋转半径为旋转半径R4B，与其相对应的透镜位移量为位移量L4B。并且，校正量成为零的旋转半径为旋转半径R(0)。
因此，在该情况下，在步骤S107中判断“是否为|R4B-R(0)|＞阈值”。若该判断被肯定，则进入步骤S108，旋转半径确定部76将在步骤S100中计算出的旋转半径确定为在抖动校正中使用的旋转半径(旋转半径确定工序)，并进入步骤S110。若判断被否定，则跳过步骤S108及步骤S110，维持存储于旋转半径确定部76的旋转半径而进入步骤S112。步骤S114以后的处理与图4、10的流程图相同。
＜第3实施方式的效果＞
根据第3实施方式，确实是旋转半径发生变化，其结果，校正的极性发生了变化(计算出的旋转半径与校正量成为零的旋转半径之差大于阈值)时，将计算出的旋转半径确定为在抖动校正中使用的旋转半径，因此能够精度良好地校正平行抖动，并且能够防止由极性的频繁变更所引起的误动作。另外，在此，对抖动校正装置44A具备可靠度计算部74且在抖动校正中进行步骤S103的处理的情况进行了说明，但在第3实施方式中也可以省略这些。
＜第4实施方式＞
接着，对本发明的抖动校正装置、摄像装置及抖动校正方法的第4实施方式进行说明。
在第4实施方式中，抖动校正装置的结构与图9的抖动校正装置44A相同，因此省略详细说明。并且，摄像装置的结构除了抖动校正装置44A以外，与第1实施方式所涉及的数码相机100相同，因此省略详细说明。
图13是表示第4实施方式中的抖动校正处理(抖动校正方法)的流程图。图13的流程图在设置有步骤S103的点上不同于图4的流程图，且在代替步骤S106、S107而设置有步骤S105的点上不同于图10、11的流程图。步骤S103中的可靠度的判定与第2实施方式相同(参考图10)。
关于步骤S105的处理，参考图14进行说明。在第4实施方式中，当与在步骤S100中计算出的旋转半径相对应的极性不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性时，旋转半径确定部76将设定在预先存储的旋转半径与校正量(透镜位移量)成为零的旋转半径之间的旋转半径确定为在抖动校正中使用的旋转半径。在图14的例子中，预先存储的旋转半径为R5A，与其相对应的透镜位移量为L5A。另一方面，在步骤S100中计算出的旋转半径为旋转半径R5B，与其相对应的透镜位移量为位移量L5B。并且，校正量成为零的旋转半径为旋转半径R(0)。
因此，在该情况下，旋转半径确定部76在从旋转半径R5A至旋转半径R(0)为止的范围RR(参考图14)中设定任意的旋转半径R5X(旋转半径R5A≤旋转半径R5X≤旋转半径R(0))(步骤S105)，位置控制部77及校正机构78根据与旋转半径R5X相对应的位移量L5X及极性(在图14中为正)驱动抖动校正透镜16(步骤S108～步骤S114)。步骤S114以后的处理与图4、10、11的流程图相同。
＜第4实施方式的效果＞
根据第4实施方式，能够精度良好地校正平行抖动，并且不会利用与对预先存储的旋转半径的极性相反的极性进行校正，因此能够防止由极性的频繁变更所引起的误动作。另外，在此，对抖动校正装置44A具备可靠度计算部74且在抖动校正中进行步骤S103的处理的情况进行了说明，但在第4实施方式中可以省略这些。
＜第5实施方式＞
接着，对本发明的抖动校正装置、摄像装置及抖动校正方法的第5实施方式进行说明。图15是表示第5实施方式所涉及的数码相机200的结构的框图。在上述第1～第4实施方式中，利用抖动校正装置44、44A驱动抖动校正透镜16来进行了抖动校正，但在第5实施方式所涉及的数码相机200中，利用相机主体20A所具备的抖动校正装置44B驱动成像元件22来进行抖动校正。抖动校正装置44B的结构能够设为与抖动校正装置44、44A相同。并且，可以设置可靠度计算部74来计算旋转半径的可靠度，并进行基于此的处理(参考图10、11、13的步骤S103)。
图16是表示旋转半径与传感器位移量的关系的图。与旋转半径与透镜位移量的关系(参考图5等)同样地，旋转半径与传感器位移量的关系也根据对焦距离及变焦位置而不同。另外，在图16中，分别以参考符号FDn、FDm、FDf、FDinf表示对焦距离为近距离、中距离、远距离、无限大时的旋转半径与每单位抖动角度的传感器位移量的关系。
在上述结构下，第5实施方式中的抖动校正处理能够与第1～第4实施方式同样地进行，由此能够精度良好地校正平行抖动。
＜其他＞
在上述第1～第5实施方式中，对驱动抖动校正透镜16或成像元件22来校正抖动的情况进行了说明，但也可以驱动抖动校正透镜16和成像元件22两者。在该情况下，可以分别针对抖动校正透镜16和成像元件22，考虑是否由于旋转半径的更新而校正的极性发生变化。并且，摄像光学系统10可以构成为可换镜头。另外，本发明的抖动校正装置、摄像装置及抖动校正方法不仅能够适用于搭载于通常的数码相机的相机功能，而且还能够适用于搭载于智能手机或平板电脑终端等电子设备的相机功能。
以上，关于本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的精神的范围内能够进行各种变形。
符号说明
10-摄像光学系统，12-摄像透镜，14-光圈，16-抖动校正透镜，20-相机主体，20A-相机主体，22-成像元件，24-AFE，26-A/D转换器，28-DSP，30-图像处理部，32-存储器，34-显示器，36-AE/AWB检测电路，38-AF检测电路，40-CPU，42-操作部，44-抖动校正装置，44A-抖动校正装置，44B-抖动校正装置，50-加速度传感器，52-姿势角计算部，54-重力分量计算部，56-BPF，58-积分电路，60-角速度传感器，62-HPF，64-积分电路，66-HPF，67-BPF，68-相位补偿电路，70-旋转半径计算部，72-校正运算部，74-可靠度计算部，76-旋转半径确定部，77-位置控制部，78-校正机构，100-数码相机，200-数码相机，C-旋转中心，IS-像面，L-光轴，L1A-位移量，L1B-位移量，L2A-位移量，L2B-位移量，L3A-位移量，L3B-位移量，L4B-位移量，L5B-位移量，L5X-位移量，R-旋转半径，R1A-旋转半径，R1B-旋转半径，R2A-旋转半径，R2B-旋转半径，R3A-旋转半径，R3B-旋转半径，R4B-旋转半径，R5A-旋转半径，R5B-旋转半径，R5X-旋转半径，RR-范围，S100～S114-抖动校正处理的各步骤，V-平移速度，Y-位移抖动，α-平移加速度，θ-角度抖动，ω-角速度。

Claims (9)

1.一种抖动校正装置，其具备：
角速度检测部，检测抖动的角速度；
加速度检测部，检测所述抖动的加速度；
旋转半径计算部，根据检测出的角速度及加速度计算所述抖动的围绕基准面的旋转半径；
校正运算部，根据计算出的旋转半径计算对所述抖动的每单位抖动角度的校正量及校正的极性；
旋转半径确定部，根据所述计算出的旋转半径和与所述计算出的旋转半径相对应的所述极性是否不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性来确定在所述抖动的校正中使用的旋转半径；及
抖动校正部，根据与所确定的旋转半径相对应的校正量及极性进行对所述抖动的校正。
2.根据权利要求1所述的抖动校正装置，其中，
所述校正运算部参考旋转半径与每单位抖动角度的校正量及校正的极性的关系来计算对所述抖动的所述校正量及所述极性。
3.根据权利要求1或2所述的抖动校正装置，其中，
在与所述计算出的旋转半径相对应的所述极性不同于与所述预先存储的旋转半径相对应的极性的情况下，当所述计算出的旋转半径与所述预先存储的旋转半径之差大于旋转半径计算阈值时，所述旋转半径确定部将所述计算出的旋转半径确定为在所述抖动的校正中使用的旋转半径。
4.根据权利要求1或2所述的抖动校正装置，其中，
在与所述计算出的旋转半径相对应的所述极性不同于与所述预先存储的旋转半径相对应的极性的情况下，当所述计算出的旋转半径与所述校正量成为零的旋转半径之差大于阈值时，所述旋转半径确定部将所述计算出的旋转半径确定为在所述抖动的校正中使用的旋转半径。
5.根据权利要求1或2所述的抖动校正装置，其中，
当与所述计算出的旋转半径相对应的所述极性不同于与所述预先存储的旋转半径相对应的极性时，所述旋转半径确定部将设定在预先存储的旋转半径与校正量成为零的旋转半径之间的旋转半径确定为在所述抖动的校正中使用的旋转半径。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的抖动校正装置，其还具备计算所述旋转半径的可靠度的可靠度计算部，
当所述计算出的可靠度为阈值以下时，所述旋转半径确定部代替所述计算出的旋转半径而将所述预先存储的旋转半径确定为在所述抖动的校正中使用的旋转半径。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的抖动校正装置，其中，
所述旋转半径确定部根据所述所确定的旋转半径来更新所述预先存储的旋转半径。
8.一种摄像装置，其具备：摄像光学系统；成像元件，供被摄体的光学像通过所述摄像光学系统而成像；及权利要求1至7中任一项所述的抖动校正装置，其中，
所述抖动校正部通过在与所述摄像光学系统的光轴垂直的面内，利用所述计算出的校正量及极性驱动所述摄像光学系统和所述成像元件中的至少一者来进行对所述抖动的校正。
9.一种抖动校正方法，其具备：
角速度检测工序，检测抖动的角速度；
加速度检测工序，检测所述抖动的加速度；
旋转半径计算工序，根据检测出的角速度及加速度计算所述抖动的围绕基准面的旋转半径；
校正运算工序，根据计算出的旋转半径计算对所述抖动的每单位抖动角度的校正量及校正的极性；
旋转半径确定工序，根据所述计算出的旋转半径和与所述计算出的旋转半径相对应的所述极性是否不同于与预先存储的旋转半径相对应的极性来确定在所述抖动的校正中使用的旋转半径；及
抖动校正工序，根据与所述所确定的旋转半径相对应的校正量及极性进行对所述抖动的校正。
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