JP2007208832A - デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、動作速度を低下させずに手振れ補正を行うことが可能なデジタルカメラを低コストで提供する。
【解決手段】センタリング処理部７６は、乗算器７７と、減算器７８とを備えている。乗算器７７には、積分レジスタ７５の積分値の整数部が入力される。乗算器７７は、この整数部に対して（１−センタリング係数）を乗算する。なお、センタリング係数は、１未満で１に近い値である。乗算器７７は、この乗算値を減算器７８に出力する。また、この減算器７８には、現在の積分値も入力され、この積分値から前述の乗算値を減算して、センタリング処理が施された積分値｛積分値−整数部×（１−センタリング係数）｝を加算器７４に出力する。加算器７４は、振れ検出信号とセンタリング処理後の積分値とを規定周期毎に加算して、この値を新たな積分値として積分レジスタ７５に記憶させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、手振れを検出して光学的に補正する手振れ補正機能を有するデジタルカメラに関する。

近年、ＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子によって撮像された画像データを記憶手段に記憶させる撮影装置としてデジタルカメラが一般に普及している。しかし、このようなデジタルカメラでは、手振れによって撮影画像がぼけて画質が劣化するという問題があり、手振れによる撮影画像のボケを防止する対策が施されている。

このような手振れによる撮影画像のボケを防止するものとして、手振れの角速度を検出し、この角速度に基づいて振れ角度を検出して、補正レンズを駆動することによって、撮影光学系の光路を偏向して、画像を見かけ上静止させる画像振れ防止装置（例えば、特許文献１及び２参照）が知られている。

特許文献１及び２に記載されている画像振れ防止装置では、手振れを角速度センサで検出し、この角速度を時間積分して振れの角度情報を生成し、この角度情報に基づいて、補正レンズを撮影光学系の光軸に対して垂直な平面内で移動させることで光軸を偏向させて、画像振れを防止している。

また、前述のような角速度センサとしては、ジャイロセンサが用いられている。このジャイロセンサの検出感度は低く、６ｍＶ／（ｄｅｇ／ｓｅｃ）程度である。一般的な振れが、０．３ｄｅｇ／５Ｈｚ（０．３ｄｅｇの振幅で５Ｈｚの振動）とすると、角速度の最大値（＝振幅×２π×周波数）は、０．３×１０×３．１４≒９ｄｅｇ／ｓｅｃであり、ジャイロセンサの検出出力は、５４ｍＶ程度となる。このため、１５Ｈｚを補正上限と仮定しても、検出出力は、３倍の１６２ｍＶに過ぎないので、この検出出力１６２ｍＶをＡＤ変換器に入力する３Ｖの信号に増幅するためには、ジャイロアンプによって、３Ｖ÷１６２ｍＶ≒１９倍の利得を必要とする。

このように、ジャイロアンプが高倍率となるため、ジャイロセンサのＤＣ変動、ジャイロアンプ自身のオフセット変動などのＤＣ成分（ドリフト成分）があると、これらも検出信号と同様に増幅されるため、検出誤差となる。

このような問題を解決するために、ジャイロセンサから所定時間帯に出力された角速度信号の平均値を演算し、この平均値からＤＣ成分をリセットすることによって、高精度に画像振れを補正することが可能な画像振れ防止装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。このように、ＤＣ変動やオフセット変動によって生じるＤＣ成分を検出して除去することによって、手振れ補正の精度を向上させることができる。

また、特許文献１〜３に記載の画像振れ防止装置では、ジャイロセンサによって検出された角速度信号を積分回路で時間積分することによって、角度情報を検出している。このような積分回路１４０は、図１４に示すように、乗算器１４１と、リミッタ１４２と、４８ビット拡張部１４３と、加算器１４４と、積分レジスタ１４５と、乗算器１４６とを備えて構成されている。

ジャイロセンサから出力された角速度信号は、ジャイロアンプによって増幅された後、角速度信号からＤＣ成分が除去された振れ検出信号が、積分回路１４０に入力される。積分回路１４０に入力された振れ検出信号（符号付１０ビット）は、最初に乗算器１４１に入力される。ジャイロセンサの感度は、±１０％のばらつきがあるので、乗算器１４１では、振れ検出信号に対して、ばらつきを補正するための補正係数を乗算する。

振れ検出信号は、ばらつき補正された後、リミッタ１４２に入力される。リミッタ１４２では、振れ検出信号が１０ビットからオーバーフローしないように制限され、符号付１０ビットの振れ検出信号が、４８ビット拡張部１４３に入力される。４８ビット拡張部１４３は、振れ検出信号を１０ビットから４８ビットにビット拡張する。その後、４８ビットに拡張された振れ検出信号は、加算器１４４に出力される。

加算器１４４は、この振れ検出信号（４８ビット）と、積分レジスタ１４５に記憶された現在の積分値（３２ビット）に対して、後述するセンタリング処理を施した積分値（４８ビット）とを規定周期（例えば、１ｍＳ）毎に加算して、この値（４８ビット）の上位３２ビットを新たな積分値として積分レジスタ１４５に記憶させる。これにより、規定周期での累積算が行われる。

前述のセンタリング処理は、積分発散を防止して、静止時に「０」に収束させるための処理であり、乗算器１４６によって行われる。この乗算器１４６には、積分レジスタ１４５から積分値（３２ビット）と、センタリング係数（１６ビット）とが入力される。乗算器１４６は、積分値とセンタリング係数とを乗算して、センタリング係数が乗算された積分値（４８ビット）を加算器１４４に出力する。なお、通常のセンタリング係数は、０．９９９９９などの１．００に近い数値である。このように、積分値に対して、１．００未満の係数を乗じることで、静止時に、積分値が「０」に収束するようにしている。
特開平９−１２７５７１号公報 特開平１０−４２１８８号公報 特開平７−２８１２３４号公報

前述の積分回路では、センタリング処理として、０．９９９７０〜０．９９９９９のセンタリング係数を積分値に乗算している。このため、１万分の１のオーダーでの補正演算処理が必要である。このため、補正演算をハードウェアで行う場合、ビット幅の大きな乗算回路が必要になり、製造コストが増大するという問題や、動作速度が低下するという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、動作速度を低下させずに手振れ補正を行うことが可能なデジタルカメラを低コストで提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のデジタルカメラは、手振れを補正する補正レンズを有する撮影光学系と、カメラ本体の振れの角速度を検出する角速度検出手段と、この角速度検出手段によって検出された角速度信号を積分する積分回路とを備え、前記積分回路によって算出された積分値に基づいて前記補正レンズを移動させ、前記撮影光学系の光路を偏向することによって手振れを補正するデジタルカメラであり、前記積分回路は、下記式の演算を行うことによって、積分発散を防止するセンタリング処理を前記積分値に対して施すセンタリング処理部を備え、前記センタリング処理部によってセンタリング処理が施された現在の積分値と、前記角速度信号とを加算することによって新たな積分値を算出することを特徴とするものである。
現在の積分値−（現在の積分値の整数部）×（１−センタリング係数）
（但し、センタリング係数は、１．００未満で１．００に近い値）

また、前記センタリング処理部は、減算器と、乗算器とを備え、前記減算器及び前記乗算器によって、センタリング処理の演算を行うことを特徴とするものである。

さらに、前記センタリング処理部は、減算器と、ビットシフト回路とを備え、前記ビットシフト回路によって、前記現在の積分値の整数部を規定ビット数でシフトして、（現在の積分値の整数部）×（１−センタリング係数）の演算を行った後、前記減算器によって、前記現在の積分値から前記ビットシフト回路の演算結果を減算して、センタリング処理の演算を行うことを特徴とするものである。

また、前記積分値のゼロからの変位量を判定する変位量判定手段と、この変位量判定手段によって判定された前記変位量に基づいて、前記規定ビット数を変更するシフト係数変更手段とを備えていることが好ましい。

さらに、ローパスフィルタによって、前記角速度信号からＤＣ成分を抽出して、前記角速度信号を静止時に略０とするための基準値を検出する基準値検出回路を備え、前記基準値検出回路は、前記ローパスフィルタのフィルタ係数を設定するフィルタ係数設定手段と、周辺温度変化及び振動の状態に基づいて、前記角速度検出手段のＤＣ変動を予測し、前記フィルタ係数設定手段を制御して前記フィルタ係数を変更させる係数制御部とを備えていることが好ましい。

また、ローパスフィルタによって、前記角速度信号からＤＣ成分を抽出して、前記角速度信号を静止時に略０とするための基準値を検出する基準値検出回路を備え、前記基準値検出回路は、時定数の異なる基準値ローパスフィルタと、比較ローパスフィルタとの２つを備え、これらの出力の差分に基づいて静止時のゼロ点を予測し、前記基準値ローパスフィルタのフィルタ係数を変更して前記ＤＣ成分を抽出しても良い。

さらに、シャッタボタンが操作されて静止画撮影が行われる場合、シャッタ露光中に、前記ローパスフィルタの動作を停止させ、撮影前の前記ＤＣ成分を保持させることが好ましい。また、シャッタボタンが操作されて静止画撮影が行われる場合、シャッタ露光中に、前記センタリング処理を停止させることが好ましい。

さらに、前記積分回路の出力変動に基づいて振れ周波数を判定する振れ周波数判定回路と、この振れ周波数判定回路によって判定された主要周波数成分以下の周波数成分を除去できるように、前記フィルタ係数または前記センタリング係数の少なくとも一方を設定する係数設定手段とを備えていることが好ましい。

また、前記周波数判定回路は、積分値の符号が反転する周期をサンプリングすることで振れ周波数を判定することが好ましい。

本発明のデジタルカメラによれば、センタリング処理部は、１未満で１に近い値をセンタリング係数とし、｛積分値−（積分値の整数部）×（１−センタリング係数）｝の演算を行うので、小さな値である（１−センタリング係数）を（積分値の整数部）に乗算することになる。このため、ビット幅の狭い乗算器で演算を行うことが可能であり、センタリング処理の処理速度を向上させるとともに、回路規模を削減してデジタルカメラの製造コストを低くすることができる。

また、本発明デジタルカメラによれば、センタリング処理部は、積分値から、積分値の整数部を規定ビット数でシフトしたものを減算することによってセンタリング処理部を行うので、乗算器を用いずに、ビットシフト回路によってセンタリング処理部を構成することができる。このため、センタリング処理の処理速度を向上させるとともに、回路規模を削減してデジタルカメラの製造コストを低くすることができる。

さらに、積分値の変位量に基づいて、規定ビット数を変更するシフト係数変更手段を設けたので、積分値の変位量が大きくなるにつれてセンタリングを強める操作をシフト量の変更のみで行うことが可能である。このため、複雑なテーブル参照などの演算を行わなくて済むので、センタリング処理の処理速度を向上させることができる。

周辺温度変化及び振動の状態に基づいて、基準値検出回路のローパスフィルタのフィルタ係数を変更するので、角速度検出手段のＤＣ変動が大きくなると予想される場合、ローパスフィルタのカットオフ周波数を変更することによって、ＤＣ成分の抽出を精度良く行うことができる。

時定数の異なる基準値ローパスフィルタと、比較ローパスフィルタとの２つを備え、これらの出力の差分に基づいて、基準値ローパスフィルタのフィルタ係数を変更してＤＣ成分の抽出を行うので、ＤＣ成分の抽出を精度良く行うことができる。

また、静止画撮影を行う場合、シャッタ露光中に、ローパスフィルタの動作を停止させるので、静止画撮影時にのみ、撮影前の基準値が保持される。このため、スルー画表示時や、動画撮影時の補正性能を犠牲にすることなく、静止画撮影時の手振れ補正性能を向上させることができる。

また、静止画撮影を行う場合、シャッタ露光中に、センタリング処理を停止させるので、スルー画表示時や、動画撮影時の手振れ補正性能を犠牲にすることなく、静止画撮影時の補正性能を向上させることができる。

さらに、積分回路の出力変動に基づいて振れ周波数を判定し、主要周波数成分以下の周波数成分を除去できるように、フィルタ係数を設定するので、必要な周波数以外の信号成分の補正を行わずに済むため、処理速度を向上させることができる。

また、積分値の符号が反転する周期をサンプリングすることによって振れ周波数を判定するので、振れ周波数の判定を容易に行うことができる。

図１に示すデジタルカメラ１０は、カメラ本体１１の前面に、スライド操作可能なレンズバリア１２を備えている。このレンズバリア１２を開放位置（図１に示す位置）にスライドさせることによって、撮影レンズ１３、ストロボ発光部１４が前面に露呈される。また、カメラ本体１１の前面には、光学ファインダを構成するファインダ対物窓１５が設けられている。

前述のレンズバリア１２は、電源操作部材を兼用しており、前述の開放位置にスライド操作された時に、カメラ本体１１の電源がＯＮとなり、撮影レンズ１３及びストロボ発光部１４が遮蔽される遮蔽位置にスライド操作された時に、カメラ本体１１の電源がＯＦＦとなる。

また、図２に示すように、カメラ本体１１の背面には、画像を表示する表示手段であるＬＣＤ１６、光学ファインダを構成するファインダ接眼窓１７、複数の操作部材で構成される操作部１８が設けられている。ＬＣＤ１６は、スルー画、再生画像、及び各種設定画面等を表示する。

操作部１８は、切替スイッチ２１、戻しボタン２２、送りボタン２３、ズームボタン２４、メニューボタン２５、キャンセルボタン２６、及び表示ボタン２７で構成されている。

切替スイッチ２１は、撮影モードと再生モードとの間でモードを切り替える際に、スライド操作される。また、送りボタン２３及び戻しボタン２２は、再生モードにおいて、再生画像を順送り及び逆送りする際に、押圧操作される。ズームボタン２４は、光学撮影倍率を変更する際に、上下方向に押圧操作される。メニューボタン２５は、メニュー画面をＬＣＤ１６に表示させる際に押圧操作される。また、キャンセルボタン２６は、メニュー画面内での各種設定操作を途中でやめる場合や、前画面に戻す場合に押圧操作される。表示ボタン２７は、ＬＣＤ１６のＯＮ、ＯＦＦを切り替える際に押圧操作される。

また、カメラ本体１１の上面には、シャッタボタン２８が設けられている。このシャッタボタン２８は、２段押しのボタンであり、このシャッタボタン２８が半押しされた時に、各種撮影準備処理が実行され、半押しよりさらに押し込まれて全押しされた時に、撮影処理が実行される。カメラ本体１１の側面には、スロット３０が設けられている。このスロット３０には、画像データが記録される記録メディア３１が着脱自在に装填される。

以下に、デジタルカメラ１０の電気的構成について説明する。図３に示すように、デジタルカメラ１０は、撮影レンズ１３と、固体撮像素子であるＣＣＤイメージセンサ（以下、単にＣＣＤと称する）４０と、ＣＤＳ（相関二重サンプリング回路）４１と、ＡＭＰ４２と、Ａ／Ｄ変換器４３と、システムコントローラ４４と、ＬＣＤ１６と、Ｈ方向レンズモータ４５と、Ｖ方向レンズモータ４６と、Ｈ方向手振れ補正制御部４７と、Ｖ方向手振れ補正制御部４８とを備えて構成されている。

撮影レンズ１３は、第１レンズ５１と、第２レンズ５２と、補正レンズ５３とを備えて構成されている。ＣＣＤ４０は、この撮影レンズ１３の光軸５４上に配置されている。このＣＣＤ４０は、被写体画像を電気信号に変換した撮像信号を出力する。

その後、撮像信号は、ＣＤＳ４１によってノイズが除去され、ＡＭＰ４２によって増幅される。さらに、撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器４３によって、アナログ信号からデジタル信号の画像データに変換され、システムコントローラ４４に出力される。

システムコントローラ４４は、信号処理部５５を備えている。信号処理部５５は、画像データに対して各種画像処理や圧縮処理を施す。また、このシステムコントローラ４４は、メディアコントローラ（図示せず）を備えており、このメディアコントローラが、記録メディア３１に対する画像データの読み書きを制御する。さらに、システムコントローラ４４は、ＬＣＤ１６を制御することによって、スルー画の表示や、記録画像の再生表示を行う。

また、システムコントローラ４４には、操作部１８、及びシャッタボタン２８が接続されている。システムコントローラ４４は、これらから操作信号を取得し、各操作信号に対応する処理を実行する。例えば、シャッタボタン２８が半押しされて、シャッタ信号Ｓ１がシステムコントローラ４４に入力されると、システムコントローラ４４は、各部を制御して、ＡＥ処理やＡＦ処理等の撮影準備処理を実行し、シャッタボタン２８が全押しされて、シャッタ信号Ｓ２が入力されると、システムコントローラ４４は、各部を制御して撮影処理を実行する。

前述のように、シャッタボタン２８が全押しされた時に撮影処理が実行されるが、この撮影時に手振れが発生すると、１フレーム内で被写体の画像がＣＣＤ４０の受光面上で動くために、ＣＣＤ４０からは、ぼけた画像の撮像信号が出力される。デジタルカメラ１０は、この手振れを補正するために、Ｈ方向レンズモータ４５、及びＶ方向レンズモータ４６によって、前述の補正レンズ５３を光軸５４と垂直な平面内で、Ｈ（水平）方向及びＶ（垂直）方向に移動させて、手振れの補正を行っている。

Ｈ方向レンズモータ４５は、Ｈ方向手振れ補正制御部４７によって制御され、Ｖ方向レンズモータ４６は、Ｖ方向手振れ補正制御部４８によって制御される。以下に、Ｈ方向手振れ補正制御部４７について説明する。

図４に示すように、Ｈ方向手振れ補正制御部４７は、ジャイロセンサ６０と、ジャイロアンプ６１と、Ａ／Ｄ変換器６２と、基準値検出回路６３と、減算器６４と、積分回路６５と、制御値変換部６６とを備えて構成されている。

Ｈ方向ジャイロセンサ６０は、水平方向の振れの角速度を検出する角速度検出手段であり、カメラ本体１１の水平方向の振れの角速度信号をジャイロアンプ６１に出力する。ジャイロアンプ６１は、高周波の角速度信号を抽出するバンドパスフィルタ機能を備えており、高周波（例えば、３〜１０Ｈｚ程度）の角速度信号を抽出して増幅する。これにより、デジタルカメラ１０がゆっくり動かされたときに発生する角速度信号が除去され、デジタルカメラ１０が急激に動かされたときに発生する角速度信号だけが増幅されて、Ａ／Ｄ変換器６２に出力される。

Ａ／Ｄ変換器６２は、例えば、１６ｋＨｚのサンプリングパルスによって、アナログ信号である角速度信号をサンプリングして、符号付き１０ビットのデジタル信号である角速度信号に変換する。この時、ＤＣ変動やオフセット変動等のＤＣ成分を含んでＡ／Ｄ変換される。

デジタル信号に変換された角速度信号は、基準値検出回路６３、及び減算器６４に出力される。基準値検出回路６３は、長時定数の巡回型のローパスフィルタ（ＬＰＦ）であり、角速度信号から基準値であるＤＣ成分を抽出する。このＤＣ成分は、Ｈ方向ジャイロセンサ６０のＤＣ変動や、ジャイロアンプ６１のオフセット変動である。

抽出されたＤＣ成分は、略静止時のＡ／Ｄ変換器６２の出力に相当するので、減算器６４によって、Ａ／Ｄ変換器６２の出力である角速度信号から基準値であるＤＣ成分を減算すると、静止時出力を「０」とする符号付きの振れ検出信号となり、この振れ検出信号が積分回路６５に入力される。

次に、積分回路６５について説明する。図５に示すように、積分回路６５は、乗算器７１と、リミッタ７２と、３２ビット拡張部７３と、加算器７４と、積分レジスタ７５と、センタリング処理部７６とを備えて構成されている。

振れ検出信号が、積分回路６５に入力されると、振れ検出信号（１０ビットの符号付整数）が乗算器７１に入力される。この乗算器７１では、振れ検出信号に対して、ばらつき補正係数を乗算して、振れ検出信号をリミッタ７２に出力する。リミッタ７２は、振れ検出信号が１０ビットからオーバーフローしないように制限して、符号付１０ビットの振れ検出信号を３２ビット拡張部７３に出力する。

この振れ検出信号は、後述する積算処理のビット幅まで、符号付きのままでビット拡張する必要がある。このため、３２ビット拡張部７３では、振れ検出信号を１０ビットから３２ビットにビット拡張する。その後、３２ビット拡張部７３は、ビット拡張された振れ検出信号を加算器７４に出力する。

加算器７４は、入力信号である振れ検出信号と、積分レジスタ７５に記憶された現在の積分値に対して、後述するセンタリング処理を施した積分値とを規定周期（例えば、１ｍＳ）毎に加算して、この値を新たな積分値として積分レジスタ７５に記憶させる。これにより、規定周期での累積算が行われる。

次に、センタリング処理について説明する。センタリング処理部７６は、乗算器７７と、減算器７８とを備えている。積分レジスタ７５は、積分値を乗算器７７及び減算器７８に出力する。この時、乗算器７７には、積分レジスタ７５に記憶された積分値（３２ビット）のうち上位１６ビットの整数部が入力され、減算器７８には、積分レジスタ７５に記憶された積分値（３２ビット）がそのまま入力される。

乗算器７７は、この整数部（１６ビット）に対して、（１−センタリング係数）を乗算して、乗算値（３２ビット）を減算器７８に出力する。なお、このセンタリング係数は、１．００未満で１．００に近い値、例えば、０．９９９９程度であり、（１−センタリング係数）として、０．０００１程度の小さな値が、整数部に乗算される。

減算器７８には、積分値（３２ビット）と、前述の乗算値（３２ビット）とが入力され、積分値から乗算値を減算して、減算値を加算器７４に出力する。減算器７８によって算出された減算値は、｛積分値−積分値の整数部×（１−センタリング係数）｝の算出値、すなわち、センタリング処理が施された積分値である。この減算器７８は、この積分値（３２ビット）を加算器７４に出力する。加算器７４は、前述したように、振れ検出信号と、センタリング処理を施した積分値とを規定周期毎に加算して、この値を新たな積分値（３２ビット）として積分レジスタ７５に記憶させる。

なお、前述したように、積分値の整数部にのみに対して、（１−センタリング係数）を乗算しているが、（１−センタリング係数）は、０．０００１などの小さな値であり、積分値の小数部（下位１６ビット）を無視しても、（積分値×センタリング係数）の乗算結果と略同じである。このため、センタリング処理の精度が低下することはない。

また、積分レジスタ７５は、前述の積分値を積分回路値６５の外部に出力する。この積分値は、カメラ本体１１の静止時を略０（中心値）とする累積変位角（振れ角情報）であり、制御値変換部６６に出力される。制御値変換部６６は、この振れ角情報に基づいて、Ｈ方向レンズモータ４５を駆動するためのモータ駆動信号を生成して、Ｈ方向レンズモータ４５に出力する。Ｈ方向レンズモータ４５は、このモータ駆動信号によって駆動され、振れ角を補正する位置に補正レンズ５３を移動させ、手振れによる画質の劣化（ぼけ）を抑制する。

前述の積分回路６５のように、積分値の整数部に対して、（１−０．９９９９）＝０．０００１などの小さな値を乗算する場合、乗算回路のビット幅は小さいものにできる。４８ビット乗算器は、通常６０００ゲートほど必要になるが、３２ビット乗算器なら２５００ゲート程度に収まる。また、追加で必要となる３２ビットの減算器は、６００ゲートほどであり、これを加算しても、従来の半分の回路規模で、センタリング処理を行うことができる。

以上、Ｈ方向手振れ補正制御部４７を代表させ、カメラ本体１１の水平方向の振れを検出して、手振れ補正を行う場合について説明したが、Ｖ方向手振れ補正制御部４８は、垂直方向の角速度検出手段であるＶ方向ジャイロセンサを備え、その他の構成は、Ｈ方向手振れ補正制御部４７と同様であり、詳しい説明を省略する。

前述の積分回路６５では、乗算器のビット幅を小さくして、回路規模を削減する場合について説明したが、後述するように、乗算器の替わりにビットシフト回路を用いても良い。以下に、ビットシフト回路を用いた場合の積分回路８０について説明する。

図６に示すように、この積分回路８０は、センタリング処理部８１を備えている。このセンタリング処理部８１は、前述の積分回路６５とは異なり、乗算器７７の替わりにビットシフト回路８２を備えている。このビットシフト回路８２は、セレクタで構成されており、必要なビットを選択して、（１−センタリング係数）に対応する規定シフト量で、積分値の整数部をビットシフトさせる。

このビットシフト回路８２は、例えば、１６ビットの入力信号（積分値の整数部分）ＩＮ[15]〜ＩＮ[0]を４ビット下にシフトする場合、図７（Ａ）に示すように、上位４ビットを「０」として、入力信号をこれらの下位にシフトする。また、入力信号ＩＮ[15]〜ＩＮ[0]を６ビット下にシフトする場合、図７（Ｂ）に示すように、上位６ビットを「０」として、入力信号をこれらの下位にシフトする。さらに、入力信号ＩＮ[15]〜ＩＮ[0]を２ビット下にシフトする場合、図７（Ｃ）に示すように、上位２ビットを「０」として、入力信号をこれらの下位にシフトする。つまり、このビットシフト回路８２では、ビットシフトするシフト量を変更する場合、セレクタの選択先を変える動作を行う。

このように、ビットシフト回路８２をセレクタで構成する理由は、ビットシフト回路８２をシフトレジスタで構成した場合、ビット数分のクロックを回路に印加しないとシフト動作が完結しないので、処理時間が長くなるためである。このように、乗算器７７の替わりにビットシフト回路８２を用いることにより、さらに回路規模を削減することが可能である。

このように、ビットシフト回路８２で構成する場合には、設定できる係数が、実質２の倍数のみに規定されるが、前述のように、（１−センタリング係数）は、非常に小さい値で良く、大きな特性変動とならないので、センタリング処理にとって、必要な精度を確保できる。

４８ビット乗算器は通常６０００ゲートほど必要になるが、３２ビットシフト回路は７００ゲート程度に収まるのでさらにゲート削減の効果が得られる。なお、その他の構成は、積分回路６５と同様の構成であり、同じ部品には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

前述の積分回路８０において、ビットシフト回路８２は、規定シフト量でビットシフトするので、シフト係数は一定であるが、積算値の変位量を判定して、ビットシフト回路８２のシフト係数を変更しても良い。以下に、ビットシフト回路８２のシフト係数を変更する場合について説明する。

積分回路８５は、図８に示すように、センタリング処理部８６を備えている。このセンタリング処理部８６は、変位量判定手段である変位量判定回路８７と、シフト係数変更手段であるシフト係数変更制御部８８とを備えている。変位量判定回路８７は、積分レジスタ７５から出力された積算値を取得し、この積算値のゼロ点（振れの中心）からの変位量を判定して、この変位量をシフト係数変更制御部８８に出力する。

シフト係数変更制御部８８は、この変位量に基づいてシフト係数を設定するとともに、このシフト係数に基づいて、ビットシフト回路８２のシフト量を変更してビットシフトさせる。なお、変位量判定回路８７、及びシフト係数変更制御部８８以外の構成は、前述の積分回路８０と同様であり、同じ部品には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

前述のように、積算値の変位量に基づいて、ビットシフト回路８２のシフト量を変更可能であり、積算値の変位量が大きくなるにしたがって、センタリングを強める操作をシフト量の変更のみで行うことができる。このため、複雑なテーブル参照などの演算を行わずに済むので、回路規模を大きくすることなく、手振れ補正処理を行うことが可能である。

次に、基準値検出回路の変形例について説明する。図９に示す基準値検出回路９０は、係数制御部９１と、フィルタ係数設定部９２と、乗算器９３と、加算器９４と、基準値積分レジスタ９５と、乗算器９６と備えて構成されている。

係数制御部９１は、動作状態判定部９１ａを備えている。この動作状態判定部９１ａには、電源制御回路９７と、温度検出回路９８とが接続されており、これらから出力信号を取得して、デジタルカメラ１０の動作状態を判定する。係数制御部９１は、この動作状態に基づいてフィルタ係数設定部９２を制御して、巡回フィルタ係数を設定させる。

フィルタ係数設定部９２は、巡回フィルタ係数を乗算器９３に出力する。乗算器９３には、この巡回フィルタ係数と、ＡＤ変換器６２から出力された振れ検出信号とが入力され、振れ検出信号に対して巡回フィルタ係数を乗算して、この乗算値が加算器９４に出力される。この加算器９４は、この乗算値と、後述するように、基準値積分レジスタ９５から出力された積分値に対して、（１−巡回フィルタ係数）が乗算された乗算値とを加算して、この値を新たな積分値として基準値積分レジスタ９５に記憶させる。これにより、累積算が行われて、基準値積分レジスタ９５は、この累積算によって得られた積分値をＤＣ成分として前述の減算器６４に出力する。

また、基準値積分レジスタ９５は、この積算値を乗算器９６に出力する。乗算器９６には、この積算値とともに、フィルタ係数設定部９２から（１−巡回フィルタ係数）が入力される。乗算器９６は、これらを乗算して、乗算値を前述の加算器９４に出力する。加算器９４は、前述したように、乗算器９３及び乗算器９６からの出力を加算して、この値を新たな積分値として基準値積分レジスタ９５に記憶させる。

前述したように、基準値検出回路９０を構成することによって、外部環境に基づいてフィルタ係数を変更することができる。このため、デジタルカメラ１０の電源が立ち上げられた後、動作状態判定部９１ａが、外部環境、例えば、温度検出回路９８から周辺温度の情報を取得して、ジャイロセンサのＤＣ変動が大きいと想定される場合、係数制御部９１が、フィルタ係数を変更することによって、このＤＣ変動に追従する速度を上げることが可能である。このため、ＤＣ変動による誤差の累積による積分発散を防止することができる。

また、動作状態判定部９１ａには、角速度信号が入力される。動作状態判定部９１ａは、この角速度信号を取得し、一方に振れる振動の速度と、他方に振れる振動の速度とが異なるか否かを判定する。このように振動の方向によって速度が異なる場合、振動波形の影響によって、ＬＰＦ処理後のＤＣ成分は、元の角速度信号のＤＣ成分からズレを生じる。

このため、動作状態判定部９１ａによって、振動の方向によって振動速度が異なると判定された場合、係数制御部９１が、フィルタ係数設定部９２を制御して、フィルタ係数を変更することによって、このズレを補正する。

前述の基準値検出回路９０では、動作状態を判定してフィルタ係数を変更したが、時定数の異なる２つのＬＰＦを設け、これらの出力を比較することによって、静止時の「０」点を予測して、フィルタ係数を変更しても良い。以下に、時定数の異なる２つのＬＰＦを設けた場合について説明する。

図１０に示す基準値検出回路１００は、基準値ＬＰＦ１０１と、比較ＬＰＦ１０２と、減算器１０３と、差分判定部１０４とを備えている。基準値ＬＰＦ１０１及び比較ＬＰＦ１０２は、互いに時定数の異なるＬＰＦであり、ＡＤ変換された角速度信号が各々に入力される。基準値ＬＰＦ１０１は、角速度信号のＤＣ成分を抽出して、基準値検出回路１００の外部の減算器６４と、減算器１０３とにＤＣ成分を出力する。

また、比較ＬＰＦ１０２は、基準値ＬＰＦ１０１と同様にＤＣ成分を抽出して、このＤＣ成分を減算器１０３に出力する。減算器１０３は、基準値ＬＰＦ１０１及び比較ＬＰＦ１０２から入力された２つのＤＣ成分を減算し、この差分を差分判定部１０４に出力する。差分判定部１０４は、この差分に基づいて、静止時のジャイロセンサの出力（角速度信号）のゼロ点を予測し、フィルタ係数を調整する係数調整信号を基準値ＬＰＦ１０１に出力する。

基準値ＬＰＦ１０１は、前述の係数調整信号に基づいてフィルタ係数を変更して、前述のＤＣ成分抽出処理を実行して、抽出されたＤＣ成分を減算器６４，１０３に出力する。このように、時定数の異なる２つのＬＰＦの出力の差分に基づいて、フィルタ係数を調整するので、基準値の検出を高精度に行うことができる。

上記の基準値検出回路９０では、周辺温度や振動の状態に基づいてフィルタ係数を変更したが、シャッタボタンの操作によって、フィルタ係数を変更しても良い。以下に、シャッタボタンの操作によって、フィルタ係数を変更する場合について説明する。

基準値検出回路１１０は、図１１に示すように、基準値検出回路９０とは異なり、シャッタ操作判定部１１１を設けている。このシャッタ操作判定部１１１には、シャッタボタン２８が接続されており、シャッタボタン２８の操作に応じて、シャッタ信号Ｓ１またはシャッタ信号Ｓ２を取得する。

シャッタ操作判定部１１１は、シャッタボタン２８から入力された信号がシャッタ信号Ｓ２であるか否かを判定する。シャッタ操作判定部１１１は、入力信号がシャッタ信号Ｓ２であると判定された場合、フィルタ係数設定部９２を制御してフィルタ係数を「０」にして、振れ検出信号への追従動作が停止させ、シャッタボタン２８が全押しされる前の基準値を保持させる。これにより、シャッタボタン２８が全押しされた時に、基準値の追従が停止され、基準値追従との差分演算によるジャイロ検出値の効率低下を防止することができる。また、静止画の振れ補正性能を向上させることができる。

なお、上記説明では、シャッタ操作判定部１１１を独立して設ける場合について説明したが、これに限るものではなく、このシャッタ操作判定部１１１をシステムコントローラ４４内に設けても良い。

以上、基準値検出回路のフィルタ係数を調整する場合と、積分回路のセンタリング係数を調整する場合について説明したが、フィルタ係数及びセンタリング係数の両方を調整する場合について説明する。

図１２に示す手振れ補正制御部１２０は、シャッタ操作判定部１２１を備えている。また、基準値検出回路６３には、フィルタ係数設定部１２２が設けられており、積分回路６５には、センタリング係数設定部１２３が設けられている。シャッタ操作判定部１２１には、シャッタボタン２８が接続されている。このシャッタ操作判定部１２１は、シャッタボタン２８から操作信号を取得し、この操作信号が、シャッタ信号Ｓ２であるか否かを判定する。

シャッタ信号Ｓ２を取得したと判定された場合、シャッタ操作判定部１２１は、前述の基準値検出回路１１０の場合と同様に、フィルタ係数設定部１２２を制御して基準値検出回路６３のフィルタ係数を略「０」に設定して、ジャイロの出力信号（角速度信号）への追従動作を停止させ、現在の基準値を保持させる。また、この時、シャッタ操作判定部１２１は、センタリング係数設定部１２３を制御して、センタリング係数を変更する。

通常時、センタリング係数は、減衰の大きな値（例えば、０．９、０．８など）に設定されており、振れ補正性能は制限されて、補正レンズ５３が略中心に位置する。しかし、シャッタボタン２８が全押しされて、シャッタ信号Ｓ２がシャッタ操作判定部１２１に入力されると、センタリング係数設定部１２３を制御して、センタリング係数を１．００または１．００に近い通常の補正値として補正性能をフルに発揮できるようにする。

前述のように、シャッタボタン２８が全押しされた時にのみ、センタリング係数を変更することによって、スルー画で被写体を追う時には限界がありながら、不愉快でない程度の振れ補正を行い、静止画撮影時に１００％の性能を発揮できる。このため、フレーミング時と撮影時との両方で振れ補正の性能を確保することができる。

なお、上記説明では、シャッタ操作判定部１２１を独立して設ける場合について説明したが、これに限るものではなく、システムコントローラ４４内に設けても良い。

上記の手振れ補正制御部１２０では、シャッタボタン２８の操作に基づいて、基準値検出回路６３のフィルタ係数と、積分回路６５のセンタリング係数とを変更する場合について説明したが、積分回路６５から出力される積算値から振れ周波数を算出し、この振れ周波数に基づいて、フィルタ係数及びセンタリング係数を設定しても良い。この場合、以下に示すように、手振れ補正制御部を構成すれば良い。

図１３に示す手振れ補正制御部１３０は、振れ周波数を判定する振れ周波数判定部１３１と、係数制御部１３２とを備えている。振れ周波数判定部１３１は、積分回路６５と接続されており、積分回路６５から積分値を取得する。この周波数判定部１３１は、積分回路６５から入力される積分値の符号が反転する周期をサンプリングすることで、振れ周波数を判定し、この振れ周波数を係数制御部１３２に出力する。

また、基準値検出回路６３には、フィルタ係数設定部１３３が設けられており、積分回路６５には、センタリング係数設定部１３４が設けられている。係数制御部１３２は、振れ周波数を取得すると、フィルタ係数設定部１３３、及びセンタリング係数設定部１３４を制御して、主要周波数成分以下の周波数成分を除去できるように、フィルタ係数及びセンタリング係数を設定させる。

これにより、必要な周波数（振れ周波数）以外の信号成分の補正を行わずに済むため、ドリフト追従の速度を上げることができるので、環境変動等によって、補正レンズ５３の補正位置が変動することを抑制することができる。

前述の手振れ補正制御部１３０の説明では、係数制御部１３２が、フィルタ係数及びセンタリング係数の両方を設定する場合を例に説明したが、これに限るものではなく、フィルタ係数またはセンタリング係数の一方を設定しても良い。

なお、上記実施形態において、固体撮像素子としてＣＣＤイメージセンサを用いる場合を例に説明しが、これに限るものではなく、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサを用いても良い。

また、上記実施形態において、本発明をデジタルカメラに適用した場合を例に説明したが、これに限るものではなく、手振れによる画像のぼけを防止することが必要な撮影装置であれば、本発明を適用することが可能であり、例えば、デジタルビデオカメラに本発明を適用しても良い。

デジタルカメラの前面側の構成を示す斜視図である。 デジタルカメラの背面側の構成を示す斜視図である。 デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。 Ｈ方向手振れ補正制御部の電気的構成を示すブロック図である。 積分回路の電気的構成を示すブロック図である。 積分回路の電気的構成を示すブロック図であり、ビットシフト回路を用いて構成した場合の構成を示している。 ビットシフト回路におけるビットシフト動作を示す説明図である。 積分回路の電気的構成を示すブロック図であり、積分値の変位量に基づいてビットシフト回路のシフト係数を変更する場合の構成を示している。 基準値検出回路の電気的構成を示すブロック図であり、動作状態を判定して、フィルタ係数を変更する場合の構成を示している。 基準値検出回路の電気的構成を示すブロック図であり、２つのＬＰＦの出力の差分に基づいて、フィルタ係数を変更する場合の構成を示している。 基準値検出回路の電気的構成を示すブロック図であり、シャッタボタンの操作に基づいて、フィルタ係数を変更する場合の構成を示している。 Ｈ方向手振れ補正制御部の電気的構成を示すブロック図であり、シャッタボタンの操作に基づいて、基準値検出回路のフィルタ係数、及び積分回路のセンタリング係数を変更する場合の構成を示している。 Ｈ方向手振れ補正制御部の電気的構成を示すブロック図であり、振れ周波数に基づいて、基準値検出回路のフィルタ係数、及び積分回路のセンタリング係数を変更する場合の構成を示している。 従来の積分回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ デジタルカメラ
１１ カメラ本体
１３ 撮影レンズ
２８ シャッタボタン
４０ ＣＣＤ
４５ Ｈ方向レンズモータ
４６ Ｖ方向レンズモータ
４７，１２０，１３０ Ｈ方向手振れ補正制御部
４８ Ｖ方向手振れ補正制御部
５３ 補正レンズ
６３，９０，１００，１１０ 基準値検出回路
６５，８０，８５，１４０ 積分回路
７６，８１，８６ センタリング処理部
８２ ビットシフト回路
８７ 変位量判定回路
８８ シフト係数変更制御部
９１，１３２ 係数制御部
９２，１２２，１３３ フィルタ係数設定部
９８ 温度検出回路
１０１ 基準値ＬＰＦ
１０２ 比較ＬＰＦ
１０３ 減算器
１０４ 差分判定部
１１１，１２１ シャッタ操作判定部
１２３，１３４ センタリング係数設定部
１３１ 振れ周波数判定回路

Claims (10)

1. 手振れを補正する補正レンズを有する撮影光学系と、カメラ本体の振れの角速度を検出する角速度検出手段と、この角速度検出手段によって検出された角速度信号を積分する積分回路とを備え、前記積分回路によって算出された積分値に基づいて前記補正レンズを移動させ、前記撮影光学系の光路を偏向することによって手振れを補正するデジタルカメラにおいて、
   前記積分回路は、下記式の演算を行うことによって、積分発散を防止するセンタリング処理を前記積分値に対して施すセンタリング処理部を備え、
   前記センタリング処理部によってセンタリング処理が施された現在の積分値と、前記角速度信号とを加算することによって新たな積分値を算出することを特徴とするデジタルカメラ。
   現在の積分値−（現在の積分値の整数部）×（１−センタリング係数）
2. 前記センタリング処理部は、減算器と、乗算器とを備え、前記減算器及び前記乗算器によって、センタリング処理の演算を行うことを特徴とする請求項１記載のデジタルカメラ。
3. 前記センタリング処理部は、減算器と、ビットシフト回路とを備え、前記ビットシフト回路によって、前記現在の積分値の整数部を規定ビット数でシフトして、（現在の積分値の整数部）×（１−センタリング係数）の演算を行った後、前記減算器によって、前記現在の積分値から前記ビットシフト回路の演算結果を減算して、センタリング処理の演算を行うことを特徴とする請求項１記載のデジタルカメラ。
4. 前記積分値のゼロからの変位量を判定する変位量判定手段と、この変位量判定手段によって判定された前記変位量に基づいて、前記規定ビット数を変更するシフト係数変更手段とを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載のデジタルカメラ。
5. ローパスフィルタによって、前記角速度信号からＤＣ成分を抽出して、前記角速度信号を静止時に略０とするための基準値を検出する基準値検出回路を備え、
   前記基準値検出回路は、前記ローパスフィルタのフィルタ係数を設定するフィルタ係数設定手段と、
   周辺温度変化及び振動の状態に基づいて、前記角速度検出手段のＤＣ変動を予測し、前記フィルタ係数設定手段を制御して前記フィルタ係数を変更させる係数制御部と
   を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のデジタルカメラ。
6. ローパスフィルタによって、前記角速度信号からＤＣ成分を抽出して、前記角速度信号を静止時に略０とするための基準値を検出する基準値検出回路を備え、
   前記基準値検出回路は、時定数の異なる基準値ローパスフィルタと、比較ローパスフィルタとの２つを備え、これらの出力の差分に基づいて静止時のゼロ点を予測し、前記基準値ローパスフィルタのフィルタ係数を変更して前記ＤＣ成分を抽出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のデジタルカメラ。
7. シャッタボタンが操作されて静止画撮影が行われる場合、シャッタ露光中に、前記ローパスフィルタの動作を停止させ、撮影前の前記ＤＣ成分を保持させることを特徴とする請求項５または６に記載のデジタルカメラ。
8. シャッタボタンが操作されて静止画撮影が行われる場合、シャッタ露光中に、前記センタリング処理を停止させることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のデジタルカメラ。
9. 前記積分回路の出力変動に基づいて振れ周波数を判定する振れ周波数判定回路と、この振れ周波数判定回路によって判定された主要周波数成分以下の周波数成分を除去できるように、前記フィルタ係数または前記センタリング係数の少なくとも一方を設定する係数設定手段とを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか記載のデジタルカメラ。
10. 前記周波数判定回路は、積分値の符号が反転する周期をサンプリングすることで振れ周波数を判定することを特徴とする請求項９記載のデジタルカメラ。

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