JP2006208691A - 撮像装置並びにそのカメラ本体及び交換レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】 マクロ撮影時にも振れの少ない画像を撮影することのできるカメラシステムを提供する。
【解決手段】 平行振れ検出手段３７の信号をフィルタ処理する平行振れ信号処理手段３８と、回転振れ検出手段３５の信号をフィルタ処理する回転振れ信号処理手段３６とを有するカメラ、交換レンズまたはカメラシステムにおいて、回転振れ信号処理手段の出力信号に応じて、平行振れ信号処理手段のフィルタ特性を変更する信号処理制御手段を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、手振れを補正することで撮影画像の精度を向上させる撮影装置並びにそのカメラ本体及び交換レンズに関し、特に、手振れを補正性能の向上を図った撮影装置並びにそのカメラ本体及び交換レンズに関するものである。

現在のカメラは露出決定やピント合わせ等の撮影にとって重要な作業は全て自動化され、カメラ操作に未熟な人でも撮影失敗を起こす可能性は非常に少なくなっている。
また、最近では、カメラに加わる手振れを防ぐシステムも研究されており、撮影者の撮影ミスを誘発する要因は殆ど無くなってきている。

ここで、手振れを防ぐ防振システムについて簡単に説明する。
撮影時のカメラの手振れは、周波数として通常１Ｈｚないし１０Ｈｚの振動であるが、露光時点においてこのような手振れを起こしていても像振れの無い写真を撮影可能とするための基本的な考えとして、手振れによるカメラの振動を検出し、この検出結果に応じて補正レンズを光軸直交面内で変位させなければならない（光学防振システム）。
すなわち、カメラ振れが生じても像振れが生じない写真を撮影するためには、第１にカメラの振動を正確に検出し、第２に手振れによる光軸変化を補正することが必要となる。

像振れの補正は、角速度センサ等でカメラ振れを検出し、カメラ振れの検出情報に基づき撮影光軸を偏心させる補正光学装置を駆動することにより像振れ補正が行われる（例えば、特許文献１参照）。
また、撮影距離が短い接写時の振れ補正の精度を向上するため、加速度センサと角速度センサを搭載し、回転振れだけではなく平行振れも検出し両方の振れを補正するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
また、加速度センサを用いたとき、重力加速度の影響により平行振れ検出に誤差が生じてしまう場合があるため、６軸センサ（ＸＹＺ軸の加速度と各軸回りの角速度）の信号から静止座標系とカメラ座標系の座標変換マトリックスを算出し、重力加速度の影響を排除するものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平７−２１８９６７号公報 特開平３−４６６４２号公報 特開平９−８０５２３号公報

特許文献３のように６軸センサを用いて、姿勢演算を行い、加速度センサの重力加速度成分の排除を行う場合、構成が複雑となり、システムの大規模化、コストアップ、高速な演算処理系が必要となってきてしまう。
直流的な重力成分をカットする方法としては、ハイパスフィルタを挿入し直流成分をカットする方法がある。
ここで、加速度センサを用いたときに重力加速度が平行振れ検出に与える影響を具体的に説明する。
例えば、図９（ａ）に示すようにカメラ９１を正位置に構えたときの状態では、加速度センサ９２は重力加速度Ｇに相当する信号が出力される。平行振れを検出する場合は、この重力加速度成分をハイパスフィルタ（ＨＰＦ）でカットし、積分を２回（２階積分を）行うことで平行振れ変位を算出することができる。

しかし、図９（ｂ）に示すように、カメラを正位置から角度α傾けた場合、加速度センサ９２の重力加速度成分は、ＧからＧｃｏｓαに変化する。この変化分もＨＰＦでカットするのであるが、ＨＰＦの特性は手振れ成分は検出しなければならないので、カットオフ周波数は低く（例えば０．０５Ｈｚ）設定する必要がある。したがって、直流的な重力加速度成分が変化した場合、その変化分が完全にカットされ出力信号が安定するまでには長時間を要してしまい、像振れ補正の精度を低下させてしまう可能性がある。
そこで、本発明の課題は、フレーミング変更時の平行振れ検出信号の安定を迅速に行い、マクロ撮影時にも振れ補正効果のある撮像装置並びにこの撮像装置を交換レンズ式のカメラシステムとして構成する場合のカメラ本体及び交換レンズを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明では、回転振れ検出手段（例えば角速度センサ）の出力信号に応じて、平行振れ検出手段（例えば加速度センサ）の信号処理のフィルタ特性を変更することを特徴とする。
すなわち、本発明に係る第１の撮像装置は、撮像光学系の光軸に平行または垂直な方向の振れを検出する平行振れ検出手段と、撮像光学系の光軸回りまたは光軸と垂直な軸回りの回転振れを検出する回転振れ検出手段と、前記平行振れ検出手段の信号をフィルタ処理する平行振れ信号処理手段と、前記回転振れ検出手段の信号をフィルタ処理する回転振れ信号処理手段と、前記回転振れ信号処理手段の出力信号に応じて、前記平行振れ信号処理手段のフィルタ特性を変更する信号処理制御手段と、を有することを特徴とする。

ここで、前記信号処理制御手段は、例えば前記回転振れ検出手段の出力信号が所定値以上となったら前記平行振れ信号処理手段のフィルタ特性を変更する。この場合、前記回転振れ検出手段の出力信号が所定値以上となったら前記平行振れ信号処理手段のフィルタ特性のカットオフ周波数を高周波側へ変更するとよい。

本発明に係る第２の撮像装置は、撮像光学系の光軸に平行または垂直な方向の振れを検出する平行振れ検出手段と、撮像光学系の光軸回りまたは光軸と垂直な軸回りの回転振れを検出する回転振れ検出手段と、前記平行振れ検出手段の信号をフィルタ処理する平行振れ信号処理手段と、前記回転振れ検出手段の信号をフィルタ処理する回転振れ信号処理手段と、撮影像倍率を検出する撮影像倍率検出手段と、前記撮影像倍率検出手段の検出結果と、前記回転振れ信号処理手段の出力信号とに応じて、前記平行振れ信号処理手段のフィルタ特性を変更する信号処理制御手段と、を有することを特徴とする。

ここで、前記信号処理制御手段は、例えば前記撮影像倍率検出手段の検出結果が所定倍率以上であり、前記回転振れ検出手段の出力信号が所定値以上となったら前記平行振れ信号処理手段のフィルタ特性を変更する。この場合、前記撮影像倍率検出手段の検出結果が所定倍率以上であり、前記回転振れ検出手段の出力信号が所定値以上となったら前記平行振れ信号処理手段のフィルタ特性のカットオフ周波数を高周波側へ変更するとよい。
また、前記撮影像倍率検出手段は、被写体距離と焦点距離の少なくともどちらか一方の情報に基づいて撮影像倍率を検出するものであることができる。

上記第１及び第２の撮像装置は、前記平行振れ信号処理手段の出力信号と前記回転振れ信号処理手段の出力信号に基づいてレンズを駆動し像振れを補正する像振れ補正手段をさらに備えることができる。
また、前記平行振れ検出手段は例えば角速度センサであり、平行振れ検出手段は例えば加速度センサである。

本発明の撮像装置は、特にカメラ本体と交換レンズとで構成されるカメラシステムとして好適であり、その場合、前記信号処理制御手段は、カメラ本体または交換レンズのいずれか一方に全部を、またはカメラ本体及び交換レンズに一部ずつ分割して配置することができる。

本発明によれば、回転振れ検出手段の出力信号に応じて、平行振れ検出手段の信号処理のフィルタ特性を変更する。例えば、回転振れ検出手段の出力信号が所定値以上となったら、平行振れ検出手段のハイパスフィルタのカットオフ周波数を高くする。これにより、フレーミング変更による加速度センサの重力加速度成分の変化を迅速に排除し、平行振れ検出信号の安定を迅速に行うことができ、精度良い像振れ補正を行うことができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
［第１実施例］
図１は、カメラ本体１と交換レンズ２とからなるカメラシステムを示している。被写体（不図示）からの撮影光束は交換レンズ２の撮影光学系を通り、撮影準備中は中央部分がハーフミラーとなっているカメラ本体１のクイックリターン主ミラー３で一部が反射され、ペンタプリズム４において正立像となり、撮影者は光学ファインダ（ＯＶＦ）５において被写体像として確認できる。また、６は測光回路であり、不図示のピント板面上の照度を測定して、その測定結果をカメラシステム制御用ＭＰＵ７に入力し、カメラシステム制御用ＭＰＵ７で露光時間、絞りなどの撮影条件が決定される。測光回路６内の測光センサは、複数のエリアに分割されており、各エリアごとの測光結果を得ることができる。

８はサブミラーであり、クイックリターン主ミラー３の裏面に配置されており、クイックリターン主ミラー３のハーフミラー面を通過した光束を測距手段９に入射させる。測距手段９は、入射した光束を光電変換及び信号処理してカメラシステム制御用ＭＰＵ７に入力する。
撮影動作に入ると、クイックリターン主ミラー３、サブミラー８はペンタプリズム４側へ退避し、フォーカルプレーンシャッタ１０がシャッタ駆動回路１１により駆動され、撮影光束は撮像部（ＣＣＤやＣＭＯＳ）１２面上に結像し、撮影光学画像は光電変換され撮像信号に変換される。また、１３はタイミングジェネレータであり、撮像部１２の蓄積動作、読み出し動作、リセット動作などを制御する。

１４は撮像部１２の蓄積電荷ノイズを低減するＣＤＳ回路（２重相関サンプリング回路）であり、１５は撮像信号を増幅するゲインコントロール回路であり、１６は増幅された撮像信号をアナログからデジタルへ変換するＡ／Ｄ変換器である。
１７は映像信号処理回路であり、デジタル化された画像データに、フィルタ処理、色変換処理、ガンマ処理などを行う。信号処理された画像信号はバッファメモリ１８に格納され、ＬＣＤ１９に表示され、着脱可能なメモリカード２０に記録される。
操作部２１はカメラの撮影モードの設定、記録画像ファイルサイズの設定や、レリーズし撮影を行うためのスイッチ類である。

カメラシステム制御用ＭＰＵ７はカメラ本体１の上記動作を制御するものであるが、カメラ本体１側のインターフェース回路２２、交換レンズ２側のインターフェース回路２３を介して、レンズＭＰＵ２４と相互に通信し、交換レンズ２へフォーカス駆動命令を送信したり、カメラ本体１及び交換レンズ２内部の動作状態や光学情報などのデータを送受信したりすることも行う。

交換レンズ２には、撮影光学系の一部として、フォーカスレンズ２５、ズームレンズ２６、像振れ補正用レンズ２７、絞り２８が配置されている。
フォーカスレンズ２５は、レンズＭＰＵ２４からの制御信号によりフォーカス制御回路２９、フォーカスレンズ駆動用モータ３０を介して駆動される。フォーカス制御回路２８には、フォーカスレンズ駆動回路のほか、フォーカスレンズの移動に応じたゾーンパターン信号やパルス信号を出力するフォーカスエンコーダなども含まれている。被写体距離はこのフォーカスエンコーダにより検知することができる。

ズームレンズ２６は、撮影者が不図示のズーム操作環を操作することにより移動する。ズームエンコーダ３１はズームレンズの移動に応じたゾーンパターン信号を出力する。撮影像倍率は、フォーカスエンコーダとズームエンコーダ３１からの信号をレンズＭＰＵ２４が読み取り、被写体距離と焦点距離の組み合わせにより予め記憶されている撮影像倍率データを読み出すことによって得られる。

像振れ補正レンズ２７は、像振れ補正制御回路３２、リニアモータ３３を介して駆動される。像振れ補正は、回転振れを検出する角速度センサ３５及び平行振れを検出する加速度センサ３７の振れ信号が各々信号処理回路３６、３８で信号処理されレンズＭＰＵ２４に入力され、レンズＭＰＵ２４で補正レンズ駆動目標信号を算出し、補正レンズエンコーダ３４から出力される補正レンズ位置信号をフィードバックし、駆動信号を像振れ補正制御回路３２に出力することで行われる。
絞り２８は、レンズＭＰＵ２４からの制御信号により絞り制御回路３９、ステッピングモータ４０を介して駆動される。

ここで、角速度センサ３５及び加速度センサ３７の信号が信号処理回路３６及び３８を介して、レンズＭＰＵ２４で信号処理され、回転振れ及び平行振れを得るまでの詳細な処理を図２のブロック図で説明する。
加速度センサ３７の出力信号には、平行振れ加速度成分、カメラ姿勢による重力加速度成分及び回転振れによる重力加速度変化成分が含まれており、アナログハイパスフィルタ４１でカメラ姿勢による重力加速度成分やオフセット成分を排除し、増幅回路４２で所定倍（Ｋ１）の信号増幅が行われ、レンズＭＰＵ２４内のＡ／Ｄ変換器４３でＡ／Ｄ変換されデジタル信号となる。そして、デジタルハイパスフィルタ４４処理が行われた後、後述する角変位信号から算出される回転振れによる重力加速度変化成分を排除し、平行振れ加速度成分を抽出する。その後、２回積分４５、４６処理することで、平行振れ変位信号Ｓが得られる。

また、角速度センサ３５の出力信号は、アナログハイパスフィルタ４７でオフセット成分を排除し、増幅回路４８で所定倍（Ｋ２）の信号増幅が行われ、レンズＭＰＵ２４内のＡ／Ｄ変換器４９でＡ／Ｄ変換されデジタル信号となる。そして、デジタルハイパスフィルタ５０、積分５１が行われ、回転振れ角変位信号θが得られる。
また、この回転振れ角変位信号θにゲインＫ３を掛け、回転振れによる重力加速度変化成分を算出し、前述のようにハイパスフィルタ４４の出力から差し引くことで回転振れによる重力加速度変化成分を排除している。ただし、ここで排除している重力加速度変化成分は、回転振れによる交流的な変化分のみであるので、フレーミング変更（カメラ姿勢変化）による直流的な重力加速度変化はハイパスフィルタ４４により排除することとなる。

図３は、平行振れと回転振れについて説明するための図であり、簡略化のため縦方向の振れについてのみ示している。
図３において、撮影者の手振れにより撮影光学系が線Ａから線Ｂへ移動したとき、撮影光学系の前側主点Ｃを通り、線Ａと平行な線Ｄと、線Ａの距離Ｙｐが平行振れとなる。また、線Ｂと線Ｄのなす角度θｐが回転振れとなる。
平行振れＹｐによる結像面上の像振れ変位Ｙｓｐは次のようになる。
Ｙｓｐ＝Ｙｐ・β ・・・（式１）
但し、βは撮影像倍率とする。
ここで、平行振れ検出のための加速度センサ３７は、前側主点近傍に配置した方が平行振れＹｐを算出する演算が簡略化できる。

また、回転振れθｐによる結像面上の像振れ変位Ｙｒｐは次のようになる。
Ｙｒｐ＝ｆ（１＋β）ｔａｎθｐ ・・・（式２）
但し、ｆは焦点距離であり、（１＋β）項は全体繰り出し式レンズのフォーカシングによる見かけ上の焦点距離変化を表す項であり、部分繰り出し式レンズの場合は各レンズ固有の補正式に従う。
回転振れ及び平行振れを検出し、上記像振れを打ち消すように像振れ補正レンズ２７を駆動することで、撮影距離が短い接写時においても像振れ補正の精度を向上することができる。

次に図４に示したフローチャートに従ってカメラ本体１側（カメラシステムＭＰＵ７）の撮影動作を説明する。
カメラ本体１側でメインスイッチがＯＮされていると、ステップ１００から動作を開始する。
（ステップ１００）カメラ本体１の操作部２１にあるレリーズスイッチが半押し（ＳＷ１ＯＮ）されたかどうかの判定を行う。半押しされたら、ステップ１０１へ進み、半押しされていなかったらステップ１２０へ進み、ここでの処理は終了する。

（ステップ１０１）インターフェース回路２２，２３を介し、レンズＭＰＵ２４とカメラレンズステータス通信を行う。ここでは、カメラの状態（レリーズスイッチの状態ＳＷ１ＯＮ、撮影モード、シャッタ速度など）をレンズへ送信したり、レンズの状態（焦点距離、絞りの状態、フォーカスレンズの駆動状態など）を受信したりする。本実施例のフローチャートには、このカメラレンズステータス通信は主要な個所のみ記載しているが、カメラの状態が変化したときや、カメラがレンズの状態を確認したいときなどに随時行われる。

（ステップ１０２）レリーズスイッチが半押し（ＳＷ１ＯＮ）されたので測距手段９で測距を行い、被写体にピントを合わせるためのフォーカスレンズ駆動量を演算する。
（ステップ１０３）フォーカスレンズ駆動量を交換レンズ２へ送信する。このデータは、例えばフォーカスエンコーダの駆動目標パルス量として送信する。
（ステップ１０４）フォーカスレンズ駆動が終了すると、再測距を行う。
（ステップ１０５）合焦深度内であるかどうかの判定を行い、合焦深度内であればステップ１０６へ進む。

（ステップ１０６）合焦深度内であるので、合焦表示を行う。これはカメラ本体１の光学ファインダ５内にＬＥＤを点灯させたり、音を発生させたりすることで行う。
（ステップ１０７）測光回路６からの測光結果（輝度）を得て、露光時間Ｔｖ、絞り値（絞り駆動量）を算出する。
（ステップ１０８）カメラ本体１の操作部２１にあるレリーズスイッチが全押し（ＳＷ２ＯＮ）されたかどうかの判定を行う。全押しされたら、ステップ１０９へ進む。

（ステップ１０９）クイックリターン主ミラー３のミラーアップを行う。このときサブミラー８も主ミラー３とともにペンタプリズム４側へ駆動される。
（ステップ１１０）ステップ１０７で求めた絞り駆動量を交換レンズ２へ送信し、絞り２８の駆動を行わせる。
（ステップ１１１）先幕シャッタを駆動する。
（ステップ１１２）被写体像を撮像部１２に露光し電荷を蓄積する。
（ステップ１１３）露光時間が経過したら、後幕シャッタを駆動し、露光を終了する。
（ステップ１１４）撮像部１２からの電荷転送（読み出し）を行う。
（ステップ１１５）読み出した撮影画像信号は、ＣＤＳ回路１４、ゲインコントロール回路１５、Ａ／Ｄ変換器１６を経てデジタルデータへ変換され、バッファメモリ１８に保存される。

（ステップ１１６）絞り開放命令を交換レンズ２へ送信し、絞り２８を開放に戻す。
（ステップ１１７）クイックリターン主ミラー３及びサブミラー８のミラーダウンを行う。
（ステップ１１８）ガンマ補正や圧縮処理などの画像補正処理を行う。
（ステップ１１９）画像補正処理された画像データはＬＣＤ１９に表示されるとともにメモリカード２０に記録され、撮影までの一連の動作は終了する。

次に、図５、図６及び図７に示したフローチャートに従って、交換レンズ２側（レンズＭＰＵ２４）の動作を説明する。
レンズをカメラに装着すると、カメラからレンズへシリアル通信がなされ、図５のステップ２００から動作を開始する。
（ステップ２００）レンズ制御、像振れ補正制御のための初期設定を行う。
（ステップ２０１）不図示のスイッチ類の状態検出、ズーム・フォーカスの位置検出を行う。スイッチ類は例えば、オートフォーカスとマニュアルフォーカスの切り換えスイッチや、像振れ補正機能のＯＮ／ＯＦＦスイッチなどがある。
（ステップ２０２）カメラからフォーカス駆動命令通信があったかどうかを判定する。フォーカス駆動命令が受信されていればステップ２０３へ、受信されていなければステップ２０７へ進む。

（ステップ２０３）カメラからのフォーカス駆動命令通信では、フォーカスレンズの目標駆動量（パルス数）も送信されてくるので、フォーカス制御回路２９にあるフォーカスエンコーダのパルス数を検出して、目標パルス数駆動するようフォーカス駆動制御を行う。
（ステップ２０４）目標パルス数Ｐに達したかどうかの判定を行う。目標に達していればステップ２０５へ、達していなければステップ２０６へ進む。
（ステップ２０５）目標パルス数に達したので、フォーカスレンズの駆動を停止する。
（ステップ２０６）目標パルス数に達していないので、残り駆動パルス数に応じて、フォーカスレンズ駆動用モータ２９の速度設定を行う。残り駆動パルス数が少なくなっていくにしたがって減速していく。

（ステップ２０７）ステップ２０１で像振れ補正機能ＯＮ／ＯＦＦスイッチのＯＦＦが検出されていたら像振れ補正用レンズ２６を光軸中心にロックする。そして、ＯＮが検出されていて、カメラのレリーズスイッチＳＷ１ＯＮをカメラレンズステータス通信により検出したら、ロックを解除（アンロック）し、像振れ補正動作が動作可能な状態とする。
（ステップ２０８）カメラから全駆動停止（レンズ内のアクチュエータの全駆動を停止する）命令を受信したかどうかの判定を行う。カメラ側で何も操作がなされないと、しばらくしてからカメラからこの全駆動停止命令が送信される。
（ステップ２０９）全駆動停止制御を行う。ここでは全アクチュエータ駆動を停止し、マイコンをスリープ（停止）状態にする。像振れ補正装置への給電も停止する。その後、カメラ側で何か操作が行われると、カメラはレンズに通信を送り、スリープ状態を解除する。

これらの動作の間に、カメラからの通信によるシリアル通信割込み、像振れ補正制御割込みの要求があれば、それらの割込み処理を行う。
シリアル通信割込み処理は、通信データのデコードを行いデコード結果に応じて、例えば絞り駆動、フォーカスレンズ駆動などのレンズ処理を行う。そして、通信データのデコードによって、ＳＷ１ＯＮ、ＳＷ２ＯＮ、シャッタ速度、カメラの機種等も判別できる。
また、像振れ補正割込みは一定周期毎に発生するタイマ割り込みであり、ピッチ方向（縦方向）制御とヨー方向（横方向）の像振れ補正制御を行っている。

まず、シリアル通信割り込みについて、図６のフローチャートを用いて説明する。
カメラからの通信を受信するとレンズＭＰＵ２４はステップ３００から動作を開始する。
ステップ３００でカメラからの命令（コマンド）解析を行い、各命令に応じた処理へ分岐する。
ステップ３０１では、フォーカス駆動命令を受信したので、ステップ３０２で目標駆動パルス数に応じて、フォーカスレンズ駆動用モータ３０の速度設定を行し、フォーカスレンズ駆動を開始する。
ステップ３０３では、絞り駆動命令を受信したので、送信されてきた絞り駆動データをもとに絞り２８を駆動するため、ステップ３０４でステッピングモータ４０の駆動パターンを設定し、設定した駆動パターンを絞り制御回路３９を介してステッピングモータ４０に出力し、絞り２８を駆動する。

ステップ３０５では、カメラレンズステータス通信を受信したので、ステップ３０６で、レンズの焦点距離情報やＩＳ動作状態などをカメラに送信したり、カメラのステータス状態（レリーズスイッチの状態、撮影モード、シャッタ速度など）を受信する。
ステップ３０７では、その他の命令、例えばレンズのフォーカス敏感度データ通信や、レンズ光学データ通信などであり、ステップ３０８でそれらの処理を行う。

次に像振れ補正割り込みについて、図７のフローチャートを用いて説明する。
レンズのメイン動作中に像振れ補正割り込みが発生すると、レンズＭＰＵ２４は図７のステップ４００から像振れ補正の制御を開始する。
（ステップ４００）角速度センサ３５の信号が信号処理回路３６（図２におけるハイパスフィルタ４７及び増幅処理４８）で処理された出力信号をＡ／Ｄ変換する。
（ステップ４０１）低周波成分をカットするためハイパスフィルタ演算（図２におけるハイパスフィルタ５０）を行う。演算開始から所定時間はハイパスフィルタの時定数切り換えを行い、早急に信号が安定するための動作も行う。この演算結果は、レンズＭＰＵ２４内のＡＮＧＬＥ＿ＶＹで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４０２）ハイパスフィルタ５０の演算結果を入力として積分演算を行う。この結果は角変位データであり、レンズＭＰＵ２４内のＡＮＧＬＥ＿ＨＹで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。
（ステップ４０３）加速度センサ３７の信号が信号処理回路３８（図２におけるハイパスフィルタ４１及び増幅処理４２）で処理された出力信号をＡ／Ｄ変換する。
（ステップ４０４）低周波成分をカットするためハイパスフィルタ演算（図２におけるハイパスフィルタ４４）を行う。このハイパスフィルタ演算は後述のステップ４０９もしくはステップ４１１で設定されるカットオフ周波数ＤＨＦＣのハイパスフィルタ特性である。また、演算開始から所定時間はハイパスフィルタの時定数切り換えを行い、早急に信号が安定するための動作も行う。この演算結果は、レンズＭＰＵ２４内のＳＨＩＦＴ＿ＡＣ１Ｙで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４０５）ステップ４０２で得られた角変位データＡＮＧＬＥ＿ＨＹにゲインＫ３を掛けた結果をＳＨＩＦＴ＿ＡＣ１Ｙから差し引くことで、回転振れによる交流的な重力加速度変化分を排除する。この演算結果は平行振れ速度データであり、レンズＭＰＵ２４内のＳＨＩＦＴ＿ＡＣ２Ｙで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。
（ステップ４０６）ＳＨＩＦＴ＿ＡＣ２Ｙを入力として２階積分演算を行う。この演算結果は平行振れ変位データであり、レンズＭＰＵ２４内のＳＨＩＦＴ＿ＨＹで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。
（ステップ４０７）ステップ４０１のハイパスフィルタ演算結果ＡＮＧＬＥ＿ＶＹが所定値ＣＮＳＴ＿ＶＹより大きいか否かを判定する。所定値ＣＮＳＴ＿ＶＹより大きい場合はフレーミング変更したと判断しステップ４０８へ進む。

（ステップ４０８）ステップ４０７において、ハイパスフィルタ演算結果ＡＮＧＬＥ＿ＶＹが所定値ＣＮＳＴ＿ＶＹより大きいのでフレーミング変更したと判断し、ハイパスフィルタ４１のカットオフ周波数ＨＦＣを高周波側ＨＦＣ＿Ｈに設定する。
（ステップ４０９）図２におけるハイパスフィルタ４４のカットオフ周波数ＤＨＦＣを高周波側ＤＨＦＣ＿Ｈに設定する。これにより、次回の像振れ補正割り込みにおけるステップ４０４のハイパスフィルタ演算のカットオフ周波数ＤＨＦＣは高周波側ＤＨＦＣ＿Ｈの特性となる。

（ステップ４１０）ステップ４０７において、ハイパスフィルタ演算結果ＡＮＧＬＥ＿ＶＹが所定値ＣＮＳＴ＿ＶＹより小さいので、ハイパスフィルタ４１のカットオフ周波数ＨＦＣを通常の周波数ＨＦＣ＿ＤＦ（ＨＦＣ＿Ｈより低周波側）に設定する。前回の像振れ補正割り込みにおいて、カットオフ周波数ＨＦＣがＨＦＣ＿Ｈであった場合は、フレーミング変更が終了したと判断し、通常の周波数ＨＦＣ＿ＤＦに戻す動作となる。
（ステップ４１１）図２におけるハイパスフィルタ４４のカットオフ周波数ＤＨＦＣを通常の周波数ＤＨＦＣ＿ＤＦ（ＤＨＦＣ＿Ｈより低周波側）に設定する。これにより、次回の像振れ補正割り込みにおけるステップ４０４のハイパスフィルタ演算のカットオフ周波数ＤＨＦＣは通常の周波数ＤＨＦＣ＿ＤＦの特性となる。

ここで、アナログハイパスフィルタ４１のカットオフ周波数の変更について、具体的に説明する。アナログハイパスフィルタ４１は、例えば図１０に示す回路とすると、アナログスイッチＡＳＷ１をレンズＭＰＵ２４の不図示の出力ポートによりＯＮ／ＯＦＦ制御することでカットオフ周波数の変更を行うことができる。カットオフ周波数ＨＦＣを高周波側ＨＦＣ＿Ｈに設定するときは、アナログスイッチＡＳＷ１をＯＮとし、通常の周波数ＨＦＣ＿ＤＦに設定するときは、アナログスイッチＡＳＷ１をＯＦＦとする。

（ステップ４１２）フォーカス位置、ズーム位置によって、回転振れ角変位ＡＮＧＬＥ＿ＨＹ及び平行振れ変位ＳＨＩＦＴ＿ＨＹによる像振れを補正するための像振れ補正レンズ２７の偏心量が変化するので、その調整を行う。具体的には、ズームエンコーダ３１及びフォーカスエンコーダの信号から、回転振れ角変位ＡＮＧＬＥ＿ＨＹを補正するための偏心量調整データＫと平行振れ変位ＳＨＩＦＴ＿ＨＹを補正するための偏心量調整データＬをテーブルデータから読み出し、補正レンズ駆動データに変換する。その演算結果は、レンズＭＰＵ２４内のＳＦＴＤＲＶで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４１３）像振れ補正レンズ２７の偏心量を検出する補正レンズエンコーダ３４の信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ結果をレンズＭＰＵ２４内のＳＦＴＰＳＴで設定されるＲＡＭ領域に格納する。
（ステップ４１４）フィードバック演算（ＳＦＴＤＲＶ−ＳＦＴＰＳＴ）を行う。演算結果はレンズＭＰＵ２４内のＳＦＴ＿ＤＴで設定されるＲＡＭ領域に格納する。
（ステップ４１５）ループゲインＬＰＧ＿ＤＴとステップ４１４の演算結果ＳＦＴ＿ＤＴを乗算する。演算結果はレンズＭＰＵ２４内のＳＦＴ＿ＰＷＭで設定されるＲＡＭ領域に格納する。

（ステップ４１６）安定な制御系にするために位相補償演算を行う。
（ステップ４１７）ステップ４１６の演算結果をＰＷＭとしてレンズＭＰＵ２４のポートに出力し、像振れ補正割込みが終了する。その出力はＩＳ制御回路３２内のドライバー回路に入力し、リニアモータ３３によって像振れ補正レンズ２７が駆動され、像振れの補正が行われる。

以上のように、交換レンズ２は図７のステップ４０７からステップ４１１において、回転振れ角速度信号が所定値以上となったら、平行振れ検出用加速度センサ信号処理部のハイパスフィルタのカットオフ周波数を高くすることで、フレーミング変更による加速度センサの重力加速度成分の変化を迅速に排除し、平行振れ検出信号の安定を迅速に行うことができ、精度良い像振れ補正を行うことができる。

なお、本実施例では、加速度センサ信号処理のハイパスフィルタのカットオフ周波数を切り換える基準となる角速度信号のレベルを１つに設定したが、複数設定して切り換えることで、よりきめ細やかな像振れ補正制御が可能となる。
また、本実施例では、加速度センサ信号処理のハイパスフィルタのカットオフ周波数を切り換える基準となる回転振れ信号レベルを角速度信号のレベルとしたが、角変位信号のレベルでも良い。

［第２実施例］
本発明の第２実施例について、詳細に説明する。構成は第１実施例の図１と同様とし、説明は省略する。
第２実施例は、撮影像倍率βが所定値より小さい場合は、加速度センサ信号処理のハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更せず、所定値以上の場合は、回転振れ角速度信号のレベルに応じて、平行振れ検出用加速度センサ信号処理部のハイパスフィルタのカットオフ周波数を高くする例である。

図８に示したフローチャートにしたがって、交換レンズ側２の動作を説明する。主要な部分の動作をステップ５０１〜５０３に示し、その他の部分の動作は第１実施例と同様のため同じステップ番号を付して説明は省略する。
（ステップ５０１）フォーカスエンコーダ及びズームエンコーダ３１の信号から予め記憶されている撮影像倍率データβを読み出し、撮影像倍率βが０．３倍以上であるかの判定を行う。０．３倍以上であればステップ４０７へ進み、そうでなければステップ５０２へ進む。
（ステップ５０２）ステップ５０１において、撮影像倍率βが０．３倍より小さかったので、ハイパスフィルタ４１（図２）のカットオフ周波数ＨＦＣをＨＦＣ＿Ｍ（ＨＦＣ＿ＤＦより高周波側）に設定する。撮影像倍率が小さければ、平行振れが撮影画像に与える影響は少なくなるので、低周波の特性を下げて低周波の信号のゆらぎをカットした方が良い。
（ステップ５０３）図２におけるハイパスフィルタ４４のカットオフ周波数ＤＨＦＣをＤＨＦＣ＿Ｍ（ＤＨＦＣ＿ＤＦより高周波側）に設定する。撮影像倍率が小さければ、平行振れが撮影画像に与える影響は少なくなるので、低周波の特性を下げて低周波の信号のゆらぎをカットした方が良い。

以上のように、交換レンズ２は図８のステップ５０１からステップ５０３及びステップ４０７からステップ４１１において、撮影像倍率βが所定値より小さい場合は、加速度センサ信号処理のハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更せず、所定値以上の場合は、回転振れ角速度信号のレベルに応じて、平行振れ検出用加速度センサ信号処理部のハイパスフィルタのカットオフ周波数を高くすることで、平行振れが撮影画像に影響を与えやすい撮影像倍率となったら、フレーミング変更による加速度センサの重力加速度成分の変化を迅速に排除し、平行振れ検出信号の安定を迅速に行うことができ、精度良い像振れ補正を行うことができる。

なお、本実施例では、焦点距離（ズーム位置）と被写体距離（フォーカス位置）から撮影像倍率を算出したが、単焦点レンズの場合は、被写体距離に応じて上記同様の動作を行っても良い。

また、上記実施例では、平行振れ検出手段として加速度センサを適用した例を示したが、カメラ本体の撮像素子を適用しても良い。
また、上記実施例では、回転振れ角速度信号が所定値以上となったら、平行振れ検出用加速度センサ信号処理部のアナログハイパスフィルタとデジタルハイパスフィルタの両方のカットオフ周波数を高くする例を示したが、どちらか一方のカットオフ周波数を変更しても良い。
また、上記実施例ではデジタル一眼レフカメラシステムの交換レンズに本発明を適用した例を示したが、銀塩カメラ、コンパクトカメラ、ビデオカメラなどに適用しても良い。

本発明の一実施例に係るカメラシステムの構成を示すブロック図である。 図１のシステムにおける平行振れ検出手段と回転振れ検出手段の信号処理を示すブロック図である。 図１のシステムにおける平行振れと回転振れの説明図である。 図１のシステムにおけるカメラ本体の動作を示すフローチャートである。 図１のシステムにおける交換レンズの動作を示すフローチャートである。 図１のシステムにおける交換レンズの動作を示すフローチャートである。 図１のシステムにおける像振れ補正の動作を示すフローチャートである。 図１のシステムにおける像振れ補正の動作を示すフローチャートである。 図１のシステムにおける加速度センサが受ける重力加速度の影響を説明するための図である。 図１のシステムにおけるハイパスフィルタの具体例を示す回路図である。

符号の説明

１：カメラ本体、２：交換レンズ、２２：カメラ側インターフェース回路、２３：レンズ側インターフェース回路、２４：レンズＭＰＵ、２５：フォーカスレンズ、２６：ズームレンズ、２７：像振れ補正用レンズ、２９：フォーカス制御回路、３０：フォーカスレンズ駆動用モータ、３１：ズームエンコーダ、３２：像振れ補正制御回路、３３：像振れ補正レンズ駆動用モータ、３４：像振れ補正用レンズエンコーダ、３５：角速度センサ、３６：信号処理回路、３７：加速度センサ、３８：信号処理回路。

Claims (12)

1. 撮像光学系の光軸に平行または垂直な方向の振れを検出する平行振れ検出手段と、
   撮像光学系の光軸回りまたは光軸と垂直な軸回りの回転振れを検出する回転振れ検出手段と、
   前記平行振れ検出手段の信号をフィルタ処理する平行振れ信号処理手段と、
   前記回転振れ検出手段の信号をフィルタ処理する回転振れ信号処理手段と、
   前記回転振れ信号処理手段の出力信号に応じて、前記平行振れ信号処理手段のフィルタ特性を変更する信号処理制御手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記信号処理制御手段は、前記回転振れ検出手段の出力信号が所定値以上となったら前記平行振れ信号処理手段のフィルタ特性を変更することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記信号処理制御手段は、前記回転振れ検出手段の出力信号が所定値以上となったら前記平行振れ信号処理手段のフィルタ特性のカットオフ周波数を高周波側へ変更することを特徴とする、請求項２に記載の撮像装置。
4. 撮像光学系の光軸に平行または垂直な方向の振れを検出する平行振れ検出手段と、
   撮像光学系の光軸回りまたは光軸と垂直な軸回りの回転振れを検出する回転振れ検出手段と、
   前記平行振れ検出手段の信号をフィルタ処理する平行振れ信号処理手段と、
   前記回転振れ検出手段の信号をフィルタ処理する回転振れ信号処理手段と、
   撮影像倍率を検出する撮影像倍率検出手段と、
   前記撮影像倍率検出手段の検出結果と、前記回転振れ信号処理手段の出力信号とに応じて、前記平行振れ信号処理手段のフィルタ特性を変更する信号処理制御手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
5. 前記信号処理制御手段は、前記撮影像倍率検出手段の検出結果が所定倍率以上であり、前記回転振れ検出手段の出力信号が所定値以上となったら前記平行振れ信号処理手段のフィルタ特性を変更することを特徴とする、請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記信号処理制御手段は、前記撮影像倍率検出手段の検出結果が所定倍率以上であり、前記回転振れ検出手段の出力信号が所定値以上となったら前記平行振れ信号処理手段のフィルタ特性のカットオフ周波数を高周波側へ変更することを特徴とする、請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記撮影像倍率検出手段は、被写体距離と焦点距離の少なくともどちらか一方の情報に基づいて撮影像倍率を検出することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つ記載の撮像装置。
8. 前記平行振れ信号処理手段の出力信号と前記回転振れ信号処理手段の出力信号に基づいてレンズを駆動し像振れを補正する像振れ補正手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の撮像装置。
9. 前記平行振れ検出手段は、加速度センサであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の撮像装置。
10. 前記回転振れ検出手段は、角速度センサであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の撮像装置。
11. 前記撮像レンズを有する交換レンズと該交換レンズを着脱可能なカメラ本体とを備えた請求項１〜１０のいずれか１つに記載の撮像装置を構成する前記カメラ本体であって、前記信号処理制御手段の少なくとも一部を有することを特徴とするカメラ本体。
12. 前記撮像レンズを有する交換レンズと該交換レンズを着脱可能なカメラ本体とを備えた請求項１〜１０のいずれか１つに記載の撮像装置を構成する前記交換レンズであって、前記信号処理制御手段の少なくとも一部を有することを特徴とする交換レンズ。
    

Images