JP2010091672A - 光学機器及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 露光時間によらず、マクロ撮影時の手ブレによる像ブレを好適に補正する。
【解決手段】 シフトブレを角度ブレとみなしたときの回転半径をそれぞれ求める。このとき、露光時間に応じて、回転半径を算出するための時系列データの取得時間を変えることで、より誤差のない回転半径を求める。
【選択図】 図７

Description

本発明は、像ブレを補正することでブレによる撮影画像の劣化を防止する防振システムに関し、特に撮影倍率の大きな撮影条件においても良好な像ブレ補正を行える像ブレ補正機能を有する光学機器に関するものである。

カメラ等の撮影装置に加わるブレは、しばしば像ブレとなって撮影画像の像劣化を引き起こす。そのブレの影響を低減するために、角速度計を用いてブレを検知し、レンズの一部を動かすことによって撮像素子面上の像ブレを低減させる、像ブレ補正の技術がある。撮影装置に加わるブレの中で、この技術で検出できるいわゆる角度ブレは、ほとんどの撮影条件においてその影響が大きいので、この技術は現在有効な像ブレ補正機能として様々な光学機器に搭載されている。

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、カメラの光軸に対して平行あるいは垂直な方向に加わる、いわゆるシフトブレによる像劣化も無視できない。例えば被写体に２０ｃｍ程度まで接近して撮影する条件や、被写体は１ｍ程度に位置していても、撮影光学系の焦点距離が非常に大きい場合（例えば４００ｍｍ）では、積極的にシフトブレを検出して補正を行う必要がでてくる。

特許文献１では、カメラ本体の加速度を検出する加速度計を設け、加速度計の出力の二階積分からシフトブレを求め、別に設けた角速度計出力の積分から角度ブレを求め、それらの合成信号でブレ補正を行う開示が有る。しかし加速度計の出力は、特に手ブレの周波数域において外乱ノイズや温度などの環境変化の影響を受けやすい。二階積分することでそれらの不安定要因はさらに拡大され、シフトブレの高精度な補正が難しいという問題がある。

また特許文献２では、シフトブレをカメラから離れた場所に回転中心がある時の角度ブレとみなして求める開示が有る。この方法は角速度計と加速度計を設け、それらの出力から角度ブレの回転半径と角度を求め、ブレ補正を行う。この方法では、加速度計の出力の１階積分の出力から回転半径の算出ができるため、上記のような加速度計の不安定要因を軽減することができる。
特開平７−２２５４０５号公報 特開２００５−１１４８４５号公報

角度ブレの回転半径を用いてシフトブレを求める方法においては、回転半径を正確に求める必要がある。この回転半径は時間的に変化することがあるが、リアルタイムで常に回転半径を演算することはセンサの性能上難しい。

上記問題に鑑み、本発明の目的は、撮影者が撮影倍率の高い撮影条件において、カメラに加わるブレが時間的に変化する場合でも好適なブレ補正を行える防振システムを実現することである。

上記課題を解決するために、本発明は請求項１に記載の通り、像ブレ補正機能を有する光学機器であって、前記光学機器の角速度を検出する角速度検出手段と、前記光学機器の加速度を検出する加速度検出手段と、前記像ブレを補正するために必要な補正量を決定する補正量決定手段と、前記補正量に基づいて前記像ブレを補正するブレ補正手段と、を有し、前記補正量決定手段は、前記角速度検出手段及び前記加速度検出手段から得られる時系列データに基づいて前記光学機器に加わるブレの回転半径を取得し、前記時系列データのデータ取得時間は、前記光学機器の露光時間に応じて変更され、第１の露光時間に対応する第１のデータ取得時間と、前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間に対応し、前記第１のデータ取得時間よりも長い第２のデータ取得時間とを含むことを特徴とする。

また、本発明は請求項５に記載の通り、像ブレ補正機能を有する光学機器であって、前記光学機器の角速度を検出する角速度検出手段と、前記光学機器の加速度を検出する加速度検出手段と、前記像ブレを補正するために必要な補正量を決定する補正量決定手段と、前記補正量に基づいて前記像ブレを補正するブレ補正手段と、を有し、前記補正量決定手段は、前記角速度検出手段及び前記加速度検出手段から得られる時系列データに基づいて前記光学機器に加わるブレの回転半径を取得し、前記時系列データのデータ取得数は、前記光学機器の露光時間に応じて変更され、第１の露光時間に対応する第１のデータ取得数と、前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間に対応し、前記第１のデータ取得数よりも個数の多い第２のデータ取得数とを含むことを特徴とする。

また、本発明は請求項９に記載の通り、像ブレ補正機能を有する光学機器の制御方法であって、前記光学機器の角速度を検出する角速度検出ステップと、前記光学機器の加速度を検出する加速度検出ステップと、前記光学機器の露光時間の情報を判定する露光時間判定ステップと、前記露光時間判定ステップの判定に基づいて、前記角速度と前記加速度の時系列データを取得する時間を設定するデータ取得時間設定ステップと、前記光学機器に加わるブレの回転半径をそれぞれ取得する回転半径演算ステップと、前記回転半径演算ステップにより得られた結果を基に像ブレを補正するために必要な補正量を決定する決定ステップと、を有し、前記データ取得時間設定ステップで設定されるデータ取得時間は、前記光学機器の露光時間に応じて前記データ取得時間が変更され、第１の露光時間に対応する第１のデータ取得時間と、前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間に対応し、前記第１のデータ取得時間よりも長い第２のデータ取得時間とを含むことを特徴とする。

また、本発明は請求項１３に記載の通り、像ブレ補正機能を有する光学機器の制御方法であって、前記光学機器の角速度を検出する角速度検出ステップと、前記光学機器の加速度を検出する加速度検出ステップと、前記光学機器の露光時間の情報を判定する露光時間判定ステップと、前記光学機器に加わるブレの各タイミングの回転半径を算出する回転半径演算ステップと、前記露光時間判定ステップの判定に基づいて、前記角速度と前記加速度からの時系列データのデータ取得数を設定し、前記データ取得数で前記回転半径を平均する平均ステップと、前記平均ステップにより得られた結果を基に像ブレを補正するために必要な補正量を決定する決定ステップと、を有し、前記データ取得数は、前記光学機器の露光時間に応じて変更され、第１の露光時間に対応する第１のデータ取得数と、前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間に対応し、前記第１のデータ取得数よりも個数の多い第２のデータ取得数とを含むことを特徴とする。

撮影倍率の高い撮影条件において、露光時間に応じて、回転半径を求めるために用いる時系列データのデータ取得時間、あるいはデータ取得数を変化させる。このことで、カメラに加わるブレが時間的に変化する場合でも好適なブレ補正を行える防振システムを実現することが可能である。

本発明に利用できる像ブレ補正機能を有する光学機器の例を示す。図１は一眼レフカメラの平面図であり、図２はその側面図である。このカメラに装着される交換レンズ１０１に搭載される防振システムは、光軸１０２に対して矢印１０３ｐ、１０３ｙで示すブレ（以下角度ブレ）、及び矢印１０４ｐａ、１０４ｙａで示すブレ（以下、シフトブレ）に対しブレ補正を行う。

カメラ本体１０５の中で１０５ａはレリーズボタン、１０５ｂはモードダイアル（メインスイッチを含む）、１０５ｃはリトラクタブルストロボ、１０５ｄはカメラＣＰＵである。１０６は撮像素子、１０７ｐ、１０７ｙは各々矢印１０３ｐ、１０３ｙ回りの角度ブレを検出する角速度検出手段（以下角速度計）である。（矢印１０７ｐａ、１０７ｙａは各々の検出感度方向である。）また、１０４ｐ、１０４ｙは各々矢印１０４ｐａ、１０４ｙａで示すシフトブレを検出する加速度検出手段（以下加速度計）である。１０８はコイルであり、ブレ補正レンズ１０８ａを図１、図２の矢印１０８ｐ、１０８ｙ方向に自在に駆動して、角度ブレ、シフトブレの両方を加味したブレ補正を行う。

ここで角速度計１０７ｐ、１０７ｙ、及び加速度計１０４ｐ、１０４ｙの出力は、レンズＣＰＵ１０９でその信号を演算されて像ブレ補正に必要な補正量が取得される。すなわち本実施例ではレンズＣＰＵ１０９が補正量決定手段として機能する。レリーズボタン１０４ａの半押し（以降Ｓ１：撮影準備の為に測光、ピント合わせを指令する操作）に同期して、補正量に従い、アクチュエータ１１０がコイル１０８を介してブレ補正レンズ１０８ａを駆動する。すなわち本実施例ではアクチュエータ１１０、コイル１０８、ブレ補正レンズ１０８ａをもってブレ補正手段とする。

ここで本実施例では、ブレ補正手段として、算出された補正量に基づいてブレ補正レンズを光軸に垂直な面内で移動させる、いわゆる光学防振を用いている。しかし補正量に基づいた補正の方法は光学防振に限らず、特開２００８−０４８０１３号公報に示されるような方法でもよい。すなわち、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ブレの影響を軽減させる電子防振を用いたり、それらの組み合わせで補正を行ったりすることによっても本発明の目的は達成できる。電子防振を用いる場合、ブレ補正手段はカメラＣＰＵ及び撮像素子となり、光学防振と電子防振の組み合わせでは本実施例の構成にカメラＣＰＵ及び撮像素子が加わることとなる。

本実施例では、シフトブレを、カメラから離れた場所に回転中心がある時の角度ブレとみなして求める。図３はカメラに加わるシフトブレＹ（１０４ｐｂ）と角度ブレθ（１０３ｐｂ）を示した図である。なお、図３ではピッチ方向のシフトブレについてしか示していないが、ヨー方向も同様に算出できるため、ここではピッチ方向のみ説明する。撮影光学系の主点位置におけるシフトブレＹ（１０４ｐｂ）と角度ブレθ（１０３ｐｂ）と、ブレの回転中心Ｏ（３０２ｐ）を定めた場合の回転半径Ｌ（３０１ｐ）は下記の式で表すことができる。なお、回転半径Ｌ（３０１ｐ）は回転中心Ｏ（３０２ｐ）から加速度計１０４ｐまでの距離である。
Ｌ＝Ｙ／ｔａｎθ・・・・（１）
Ｌ＝Ｖ／ｔａｎω・・・・（２）
式（１）は加速度計１０４の出力を２回積分して算出したシフトブレＹ（１０４ａ）と、角速度計１０７の出力を１回積分した角度ブレθ（１０３ｂ）から回転半径Ｌ（３０１）を求めた式である。式（２）は加速度計１０４の出力を１回積分して算出した速度Ｖと角速度計１０７の出力である角速度ωから回転半径Ｌ（３０１）を求めた式であり、式（１）、（２）のいずれの方法でも回転半径Ｌ（３０１）を求めることができる。

ここで、ブレの角度、角速度は小さいため、式（１）、（２）は下記の式で近似することができる。
Ｌ＝Ｙ／θ・・・・（３）
Ｌ＝Ｖ／ω・・・・（４）
式（３）は加速度計１０４の出力を２回積分して求めた変位Ｙと、角速度計１０７の出力を１回積分して求めた角度θから求めた回転半径Ｌである。式（４）は加速度計１０４の出力を１回積分して求めた速度Ｖと、角速度計１０７の出力である角速度ωから回転半径Ｌを求めたものであるが、式（３）、式（４）のいずれの方法でも回転半径を求めることができる。

ここで、撮影光学系の撮像面に生じるブレδについて説明する。撮影光学系の主点位置におけるシフトブレＹと撮影光学系の角度ブレθ及び、撮影光学系の焦点距離ｆ、撮影倍率βより撮像面に生じるブレδは下記の式（５）で求められる。
δ＝（１＋β）ｆθ＋βＹ・・・・（５）
ここで、右辺第１項は角度ブレ量であり、右辺第２項はシフトブレ量である。右辺第１項の焦点距離ｆ、撮影倍率βは撮影光学系のズーム及びフォーカス情報により得られ、角度θは角速度計の積分結果より求まるため、その情報に応じて後述する図４のブロック図のように角度ブレ補正を行うことができる。右辺第２項では、加速度計の２回積分値であるシフトブレＹとズーム及びフォーカス情報によって得られる撮影倍率βから、シフトブレ量を求めることができる。

しかし、本発明においては、式（５）を下記の式（６）のように書き直したブレδに対してブレ補正を行っている。
δ＝（１＋β）ｆθ＋βＬθ・・・・（６）
即ち、シフトブレに関しては加速度計出力を２回積分することで求められるシフトブレ変位Ｙを用いるのではなく、一度式（４）により、回転半径Ｌを求める。そして、回転半径Ｌと、角度ブレθとズーム及びフォーカス情報によって得られる撮影倍率βによりシフトブレ量を算出している。

前述した通り、ブレの回転半径は時間的に変化することがあるが、リアルタイムに回転半径を求め補正に反映させることは難しい。そこで補正前までに取得できるデータを用いて、露光時間全体を通して支配的となる回転半径の値を推定することが必要となってくる。本実施例では、補正前のある時間領域で得られた角速度及び加速度のデータ群（時系列データ）を用いて補正に用いる回転半径を算出する。

図４はカメラに加わるブレの回転半径の時間的変化を示した図であり、縦軸が実際のブレの回転半径、横軸は時間である。

ｔ０は露光開始のタイミングであり、ｔ１、ｔ２は露光終了のタイミングである。ｔ３、ｔ５は、ｔ０で始まる１回の撮影に適用する回転半径を算出するために用いる時系列データの、先頭のデータが得られるタイミング、ｔ４、ｔ６は前記時系列データの最後尾のデータが得られるタイミングである。すなわち、例えば図４（ａ）では、ｔ０‐ｔ１間で露光が行われ、ｔ３‐ｔ４間で得られたデータから算出される回転半径を用いてｔ４−ｔ１間で前記回転半径を用いたブレ補正が適用される。ここではｔ３−ｔ４間、ｔ５−ｔ６間の時間帯をデータ取得区間、各間の時間をデータ取得時間と呼ぶことにする。

矢印４０１〜４０４は各グラフの設定条件において、時系列データより算出される回転半径の平均値を示し、斜線部４０５〜４０８は算出された回転半径の平均値と実際の回転半径との誤差を示す。

図４（ａ）、（ｃ）のように露光時間が短い（ｔ０−ｔ１）ときには、ｔ０近傍の回転半径が支配的な場合が多く、データの取得時間の短い（ａ）で求まる回転半径の方が実際の回転半径に対する誤差が小さい。対して（ｂ）、（ｄ）のように露光時間が長い（ｔ０−ｔ２）ときには、長時間カメラに一定して加わっている回転半径が支配的な場合が多く、データ取得時間の長い（ｄ）で求まる回転半径の方が誤差が小さい。

この理由は以下のように考えられる。

カメラに大きな影響を与えるブレは、大別して以下の２つのブレが考えられる。１つはカメラから比較的近い位置にある手、腕に回転中心をもつ高周波数で小振幅のブレである。もう１つはカメラから比較的遠い位置にあるその他の体全体のどこかを中心とする低周波数で大振幅のブレである。

露光時間が短い場合、緩やかな変化の低周波数のブレよりも高周波数のブレの方が大きな影響を及ぼす。対して露光時間が長い場合には、大振幅である低周波数のブレが大きな影響を及ぼす。

そこで本実施例では露光時間に応じて回転半径演算のためのデータ取得時間の長さを変更する。具体的には露光時間が長い撮影に対しては、データ取得時間を長くすることで、より好適なブレ補正を実現する。適切なデータ取得区間については後述する。

以下に実施例を示し、詳細に説明する。

図５は本実施例における防振システムのブロック図である。尚、このブロック図ではカメラの鉛直方向に生じるブレ（ピッチ方向）の構成を示しており、同様なブロックはカメラの水平方向に生じるブレ（ヨー方向）にも設けられている。この２つのブロックは基本的には同じ構成になっているので、ここではピッチ方向のみ説明する。

まず、角度ブレの補正について説明を行う。角速度計１０７の出力はレンズＣＰＵ１０９に取り込まれる。そしてその出力はハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦ）５０１に入力され、直流成分がカットされる。ＨＰＦ５０１の出力は、積分フィルタ５０２により積分され、角度出力θに変換される。なお、これらＨＰＦや積分フィルタ処理は、量子化された角速度計１０７ｐの出力をレンズＣＰＵ１０９内で演算処理することで得られ、公知の差分方程式などで実現可能である。また、レンズＣＰＵ１０９に入力される前に、コンデンサや抵抗を利用してアナログ回路で実現することも可能である。

ここで、ＨＰＦ５０１と積分フィルタ５０２のカットオフ周波数について説明する。一般的にブレの周波数域は１Ｈｚから１０Ｈｚであるため、カットオフ周波数はブレの周波数域から離れた、０．１Ｈｚ以下の周波数成分をカットする１次のフィルタ特性にしている。積分フィルタ５０２の出力は敏感度調整手段５０４に入力される。敏感度調整手段５０４は不図示のフォーカスエンコーダやズームエンコーダからレンズＣＰＵ１０９に入力される、ズーム及びフォーカス情報５０３の出力に基づいて積分フィルタ５０２の出力を調整して、角度ブレ補正の目標値を算出する。敏感度調整手段５０４で調整を行う理由は、ズームやフォーカスなどレンズの光学状態の変化によって、コイル１０８のブレ補正ストロークに対する、カメラ像面でのブレ補正の敏感度が変化するためである。

なお、本実施例では、角度ブレ補正の目標値である敏感度調整手段５０４の出力と、後述するシフトブレ補正の目標値である出力補正手段５１１の出力が、レンズＣＰＵ１０９で加算されて、アクチュエータ１１０に出力される。

次にシフトブレ補正のブロックについて説明する。角速度計１０７ｐの出力はレンズＣＰＵ１０９に取り込まれる。そしてその出力は、ＨＰＦ５０１に入力され、直流成分がカットされる。ＨＰＦ５０１の出力は、位相調整フィルタ５０５により位相調整が行われる。ここで位相調整フィルタ５０５で位相調整を行うのは、後述する積分フィルタ５０７の出力との位相を合わせるためである。積分フィルタ５０７のカットオフ周波数は０．１Ｈｚであるため、位相調整フィルタ５０５も０．１ＨｚのＨＰＦとなっている。

加速度計１０４ｐの出力はＨＰＦ５０６に入力され、直流成分がカットされる。ＨＰＦ５０６の出力は、積分フィルタ５０７に入力され、速度に変換される。このときのＨＰＦ５０６のカットオフ周波数は、ＨＰＦ５０１と同じ０．１Ｈｚであり、積分フィルタ５０７のカットオフ周波数は前述した通り、位相調整フィルタ５０５と同じ０．１Ｈｚとなっている。積分フィルタ５０７はローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ）で構成されている。また位相調整フィルタ５０５は入力からＬＰＦ演算結果を減算することによってＨＰＦ演算を行っているため、積分フィルタ５０７と出力の位相は一致している。積分フィルタ５０７の出力は回転半径演算手段５０８に入力される。

露光時間取得手段５０９は取得した露光時間を演算変更手段５１０に出力する。演算変更手段５１０は露光時間に応じた演算方法を指定する信号を回転半径演算手段５０８に出力する。回転半径演算手段５０８での処理については後述する。

出力補正手段５１１では、積分フィルタ５０２の出力である角度θと回転半径演算手段５０８の出力である回転半径Ｌから、シフトブレ量Ｙを算出する。さらに、ズーム及びフォーカス情報５０３の出力に基づいてシフトブレ量Ｙを補正し、補正量を決定する。

出力補正手段５１１の出力である補正量は、敏感度調整手段５０４の出力である角度ブレ補正目標値と加算され、最終的な補正量としてレンズＣＰＵ１０９より出力される。レンズＣＰＵ１０９の出力はアクチュエータ１１０によってコイル１０８に入力され、ブレ補正レンズ１０８ａを駆動させてブレ補正が行われる。

回転半径演算手段５０８での演算方法について説明する。

回転半径演算手段５０８では、データ取得時間内で得られる角速度及び加速度のデータ群（時系列データ）における、式（４）で得られる回転半径Ｌの平均値を算出する。データ取得時間は前述したように、より好適な補正のために露光時間Ｔ_Ｖに応じて決定される。第１の露光時間に対応して第１のデータ取得時間が設定され、第２の露光時間に対応して第２のデータ取得時間が設定されているとする。このとき、第２のデータ取得時間が第１のデータ取得時間に比べて長いならば、第２の露光時間の方が第１の露光時間よりも長くなっているように、データ取得時間は設定される。

例えば露光時間Ｔ_Ｖが所定値Ｔ_ＶＣ以下であるときデータ取得時間を２５ｍｓｅｃとし、露光時間Ｔ_Ｖが所定値Ｔ_ＶＣより大きいときはデータ取得時間を１００ｍｓｅｃとする。

データ取得区間は、露光終了のタイミングより前の時間領域であれば本発明の効果は得られるが、通常露光時間中は補正を効かせることを考えると、露光開始のタイミングより前の時間領域であることが好ましい。また時系列データ中の最後尾のデータを取得するタイミングは、露光時間が短いほど露光開始のタイミング近傍であることが好ましい。反対に露光時間が長い場合には、前述したように低周波のブレが支配的であるため、露光直前のデータを含まずとも良好な結果を期待できる。このことも考慮すると、本実施例のデータ取得区間は、その区間の中心の時間のタイミングが、露光時間が長いと露光開始のタイミングから離れた時間領域に存在するように設定することもできる。すなわち、第１の露光時間に対応する第１のデータ取得区間の中心の時間のタイミングと、第２の露光時間に対応する第２のデータ取得区間が設定されるとする。このとき、第２のデータ取得区間の中心の時間のタイミングが、第１のデータ取得区間の中心の時間のタイミングよりも露光開始のタイミングから離れているならば、第２の露光時間は第１の露光時間よりも長くなっているように設定すればよい。

本実施例では露光時間にかかわらず、露光開始前に得られ、露光開始タイミングに一番近いタイミングで得られたデータを最後尾のデータとする。

本実施例の実施に必要なデータの通信を含む、カメラからレンズ側への通信の流れを図６のフローチャートに示す。

カメラ１０４側で操作が行われると、カメラ１０４内のＣＰＵ１０４ｄを介して、レンズへシリアル通信がなされ、レンズ１０１内のレンズＣＰＵ１０９では、シリアル通信の処理を行う。なお、シリアル通信処理は割り込み処理によって行われる。そして、通信データのデコードによってレリーズボタンの半押し、レリーズボタンの全押し、露光時間（シャッター速度）、カメラの機種等も判別することができる。

ステップ１００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と分岐する。

ステップ１０１では、フォーカス駆動命令を受信したので、ステップ１０２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の速度設定を行い、フォーカスレンズ駆動を開始する。

ステップ１０３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元に絞りを駆動するため、ステップ１０４でステッピングモータの駆動パターンを設定し、設定した駆動パターンをステッピングモータに出力し、絞りを駆動する。

ステップ１０５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１０６で、レンズの焦点距離情報、手ブレ補正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、露光時間など）を受信したりする。本実施例で用いるカメラ１０４からの露光時間情報はこのステップで露光時間取得手段５０９に取得される。

ステップ１０７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１０８でもそれらの処理を行う。

次に、ブレ補正のためにレンズＣＰＵ１０９で行われる処理を図７のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでもピッチ方向のみのブレについて示しているが、ヨー方向も同様である。ブレ補正は一定周期毎に発生するタイマー割り込み処理により行われる。本実施例ではステップ２００が角速度検出ステップ、ステップ２０１が加速度検出ステップ、ステップ２０６が速度取得ステップである。また、ステップ２０７が露光時間判定ステップ、ステップ２０８、２０９がデータ取得時間設定ステップ、ステップ２１０が回転半径演算ステップ、ステップ２１６が決定ステップである。
（ステップ２００）角速度計１０７ｐの信号がＡ／Ｄ変換された信号をＶＡＤ＿ＤＡＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。
（ステップ２０１）加速度計１０４ｐの信号がＡ／Ｄ変換された信号をＡＣＣＡＤ＿ＤＡＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。
（ステップ２０２）角速度計１０７ｐからの信号ＶＡＤ＿ＤＡＴを入力として、ＨＰＦ５０１で演算を行う。
（ステップ２０３）ステップ２０２の演算結果を入力として、積分フィルタ５０２で積分演算を行う。その結果をＤＥＧ＿ＤＡＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。ＤＥＧ＿ＤＡＴはブレ角変位信号である。
（ステップ２０４）ステップ２０２の演算結果を入力として、位相調整フィルタ５０５で位相調整の演算を行う。この処理は、この後行われる加速度計１０４ｐの信号処理（ＨＰＦ及び積分）と位相を合わせるために行われる。
（ステップ２０５）ＡＣＣＡＤ＿ＤＡＴを入力として、ＨＰＦ５０６で演算を行う。
（ステップ２０６）ステップ２０５の演算結果を入力として、積分フィルタ５０７で積分演算を行う。この演算結果はシフトブレの速度Ｖを表す信号ということになる。
（ステップ２０７）露光時間Ｔ_Ｖが所定値Ｔ_ＶＣ以下であるか否かの判定を行う。Ｔ_ＶＣ以下であればステップ２０８に進み、Ｔ_ＶＣより大きければステップ２０９に進む。
（ステップ２０８）露光時間Ｔ_Ｖが所定値Ｔ_ＶＣ以下であるため、時系列データのデータ取得時間を２５ｍｓｅｃとする。
（ステップ２０９）露光時間Ｔ_Ｖが所定値Ｔ_ＶＣより大きいため、時系列データのデータ取得時間を１００ｍｓｅｃとする。
（ステップ２１０）データ取得時間内におけるステップ２０４の演算結果とステップ２０６の演算結果（時系列データ）から、式（４）を用いて得られる回転半径Ｌの平均値を算出する。求めたＬは、不図示のＲＡＭ領域に格納する。
（ステップ２１１）ズーム・フォーカス２０４のポジションから算出される撮影倍率β、焦点距離ｆ、ステップ４０３で算出されたブレ角変位ＤＥＧ＿ＤＡＴ、光学防振敏感度補正値αから、以下のような演算を行い、補正量を決定する。その演算結果は、ＳＦＴＤＲＶで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。
α｛（１＋β）×ｆ×ＤＥＧ＿ＤＡＴ＋β×Ｌ×ＤＥＧ＿ＤＡＴ｝
（ステップ２１２）ブレ補正レンズの変位信号がＡ／Ｄ変換された信号をＳＦＴＰＳＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。
（ステップ２１３）フィードバック演算（ＳＦＴＤＲＶ−ＳＦＴＰＳＴ）を行う。演算結果はＳＦＴ＿ＤＴで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。
（ステップ２１４）ループゲインＬＰＧ＿ＤＴとＳＦＴ＿ＤＴを乗算する。演算結果はＳＦＴ＿ＰＷＭで設定される不図示のＲＡＭ領域に格納する。
（ステップ２１５）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２１６）ステップ２１５の演算結果をブレ補正駆動信号としてドライバ１０４に出力する。

以上のように、図７のステップ２０８〜ステップ２１０において、露光時間Ｔ_Ｖが所定値Ｔ_ＶＣ以下である場合は、データ取得時間を短くして回転半径Ｌを算出し、Ｔ_ＶＣより大きい場合は、データ取得時間を長くして回転半径Ｌを算出する。これにより露光時間を考慮した好適なシフトブレ補正を行うことが可能となる。

所定値Ｔ_ＶＣの値の大きさやそれに応じたデータ取得時間は本実施例で示したものに限らず、適宜設定可能である。また本実施例では露光時間の場合分けとして２つ（所定値以下か、それより大きいか）を示したが、３つ以上の場合分けを行い、各場合に応じてデータ取得時間を設定する方法も可能である。また、露光時間に対応したデータ取得時間を演算により算出することでデータ取得時間を決定するなどの方法も可能である。これらの場合、さらに露光時間を反映した好適なブレ補正を行うことができる。

また回転半径の算出は、データ取得時間中にある周期をもって瞬間ごとに算出したものを平均化してもよいし、データ取得時間内の振幅から算出しても良い。

本実施例では、サンプリング周期を常に一定とし、データ取得数によって回転半径の演算式の変更を規定する。すなわち、第１の露光時間に対応して第１のデータ取得数が設定され、第２の露光時間に対応して第２のデータ取得数が設定されているとする。このとき、第２のデータ取得数が第１のデータ取得数に比べて個数を多くするならば、第２の露光時間の方が第１の露光時間よりも長くなっているように、データ取得数は設定される。

簡略化のため、実施例１と同一な構成については同一の符号を付して、説明を省略し、実施例２に特徴的な部分のみを説明する。

本実施形態におけるカメラのメカ構成、ハード構成は実施例１と全く同じである。

図８は本実施例におけるブロック図である。実施例１との相違点は以下の通りである。
・積分フィルタ５０７、位相調整フィルタ５０５の出力を元に各瞬間の回転半径を算出する比較手段８０１が設けられている。
・実施例２における回転半径演算手段５０８の処理は、演算変更手段５１０より得られたデータ取得数に応じて回転半径を平均化し、算出するものである。

例えば比較手段８０１の出力を、データの新しい順にＬ１、Ｌ２、・・・Ｌ１０とすると、露光時間が短い場合には、回転半径演算手段５０８で求められる補正値は以下の様に表される。
Ｌ＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）／３・・・（７）
露光時間が長い場合には、回転半径演算手段５０８で求められる補正値は以下の様に表される。
Ｌ＝（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・＋Ｌ１０）／１０・・・（８）
実施例２におけるブレ補正割り込みを、図９のフローチャートを用いて説明する。主要な部分の動作ステップをステップ３００〜３０３に示し、その他の動作は第１の実施例と同様のステップ番号を付して、説明は省略する。

ステップ３００は回転半径演算ステップ、ステップ３０１は露光時間判定ステップ、ステップ３０２、３０３は平均ステップである。
（ステップ３００）ステップ２０４の演算結果と、ステップ２０６の演算結果を比較して回転半径Ｌ１を算出し、前回のブレ補正割り込みで算出した回転半径はＬ２として、前々回に算出した回転半径はＬ３として順に不図示のＲＡＭ領域に格納する。
（ステップ３０１）露光時間Ｔ_Ｖが所定値Ｔ_ＶＣ以下であるか否かの判定を行う。Ｔ_ＶＣ以下であればステップ２０９に進み、Ｔ_ＶＣより大きければステップ２１０に進む。
（ステップ３０２）露光時間Ｔ_Ｖが所定値Ｔ_ＶＣ以下であるため、データ取得数を３として回転半径Ｌを算出する。
Ｌ＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）／３
（ステップ３０３）露光時間Ｔ_Ｖが所定値Ｔ_ＶＣより大きいため、データ取得数を１０として回転半径Ｌを算出する。
Ｌ＝（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・＋Ｌ１０）／１０

以上のように、図９のステップ３００〜ステップ３０３において、露光時間Ｔ_Ｖが所定値Ｔ_ＶＣ以下である場合は、データ取得数を少なくして回転半径Ｌを算出し、Ｔ_ＶＣより大きい場合は、データ取得数を多くして回転半径Ｌを算出する。これにより露光時間を考慮した好適なシフトブレ補正を行うことが可能となる。

所定値Ｔ_ＶＣの値の大きさやそれに応じたデータ取得数は本実施例で示したものに限らず、適宜設定可能である。また本実施例では露光時間の場合分けとして２つ（所定値以下か、それより大きいか）である方法を示したが、３つ以上の場合分けを行い、各場合に応じてデータ取得数を設定するとより露光時間を反映した好適なブレ補正を行うことができるのは言うまでもない。

本発明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の防振システムに限らず、デジタルビデオカメラや、携帯電話などの撮影装置にも搭載できる。

本発明を適用できる防振システムを搭載したカメラの上面図。 本発明を適用できる防振システムを搭載したカメラの側面図。 ブレの回転中心の説明図。 露光時間に対するデータ取得時間の設定とその効果の説明図。 実施例１のブロック図。 交換レンズ側のシリアル通信動作を示すフローチャート図。 実施例１の制御のフローチャート図。 実施例２のブロック図。 実施例２の制御のフローチャート図。

符号の説明

１０１ レンズ
１０２ 光軸
１０３ｙ ヨー方向の角度ブレ
１０３ｐ ピッチ方向の角度ブレ
１０４ｐ 加速度計
１０４ｐａ 加速度計の検出方向
１０４ｐｂ 縦方向の検出方向
１０４ｙ 加速度計
１０４ｙａ 加速度計の検出方向
１０４ｙｂ 横方向の検出方向
１０５ カメラ
１０５ａ レリーズスイッチ
１０５ｂ モードダイアル
１０５ｃ リトラクタブルストロボ
１０５ｄ カメラＣＰＵ
１０５ｅ 電子ファインダ
１０６ 撮像素子
１０７ｐ 角速度計
１０７ｐａ 角速度計の検出方向
１０７ｙ 角速度計
１０７ｙａ 角速度計の検出方向
１０８ コイル
１０８ａ ブレ補正レンズ
１０８ｙ ブレ補正レンズ駆動方向
１０８ｐ ブレ補正レンズ駆動方向
１０９ レンズＣＰＵ
１１０ アクチュエータ

Claims (15)

1. 像ブレ補正機能を有する光学機器であって、
   前記光学機器の角速度を検出する角速度検出手段と、
   前記光学機器の加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記像ブレを補正するために必要な補正量を決定する補正量決定手段と、
   前記補正量に基づいて前記像ブレを補正するブレ補正手段と、を有し、
   前記補正量決定手段は、前記角速度検出手段及び前記加速度検出手段から得られる時系列データに基づいて前記光学機器に加わるブレの回転半径を取得し、
   前記時系列データのデータ取得時間は、前記光学機器の露光時間に応じて変更され、第１の露光時間に対応する第１のデータ取得時間と、前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間に対応し、前記第１のデータ取得時間よりも長い第２のデータ取得時間とを含むことを特徴とする光学機器。
2. 前記時系列データを取得するデータ取得区間は、前記光学機器の露光開始のタイミングより前の時間領域であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記時系列データは、露光開始の直前のデータを含むことを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
4. 前記データ取得区間は、前記データ取得区間の中心の時間のタイミングが前記光学機器の露光時間に応じて変更され、第１の露光時間に対応する第１のデータ取得区間の中心の時間のタイミングと、前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間に対応し、前記第１のデータ取得区間よりも、中心のタイミングが前記光学機器の露光開始のタイミングから離れた時間領域にある、前記第２のデータ取得区間とを含むことを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
5. 像ブレ補正機能を有する光学機器であって、
   前記光学機器の角速度を検出する角速度検出手段と、
   前記光学機器の加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記像ブレを補正するために必要な補正量を決定する補正量決定手段と、
   前記補正量に基づいて前記像ブレを補正するブレ補正手段と、を有し、
   前記補正量決定手段は、前記角速度検出手段及び前記加速度検出手段から得られる時系列データに基づいて前記光学機器に加わるブレの回転半径を取得し、
   前記時系列データのデータ取得数は、前記光学機器の露光時間に応じて変更され、第１の露光時間に対応する第１のデータ取得数と、前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間に対応し、前記第１のデータ取得数よりも個数の多い第２のデータ取得数とを含むことを特徴とする光学機器。
6. 前記時系列データは、一定のサンプリング周期で得られるデータであることを特徴とする請求項５に記載の光学機器。
7. 前記時系列データは、全てのデータが前記光学機器の露光開始のタイミングより前の時間領域で得られることを特徴とする請求項５又は６に記載の光学機器。
8. 前記補正量決定手段は、前記加速度を基に前記光学機器の速度を決定し、前記角速度と前記速度の比によって前記ブレの回転半径を取得することを特徴とする請求項１乃至７に記載の光学機器。
9. 像ブレ補正機能を有する光学機器の制御方法であって、
   前記光学機器の角速度を検出する角速度検出ステップと、
   前記光学機器の加速度を検出する加速度検出ステップと、
   前記光学機器の露光時間の情報を判定する露光時間判定ステップと、
   前記露光時間判定ステップの判定に基づいて、前記角速度と前記加速度の時系列データを取得する時間を設定するデータ取得時間設定ステップと、
   前記光学機器に加わるブレの回転半径をそれぞれ取得する回転半径演算ステップと、
   前記回転半径演算ステップにより得られた結果を基に像ブレを補正するために必要な補正量を決定する決定ステップと、を有し、
   前記データ取得時間設定ステップで設定されるデータ取得時間は、前記光学機器の露光時間に応じて前記データ取得時間が変更され、第１の露光時間に対応する第１のデータ取得時間と、前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間に対応し、前記第１のデータ取得時間よりも長い第２のデータ取得時間とを含むことを特徴とする光学機器の制御方法。
10. 前記時系列データを取得するデータ取得時間は、前記光学機器の露光開始のタイミングより前の時間領域であることを特徴とする請求項９に記載の光学機器の制御方法。
11. 前記時系列データは、露光開始の直前のデータを含むことを特徴とする請求項１０に記載の光学機器の制御方法。
12. 前記データ取得区間は、前記データ取得区間の中心の時間のタイミングが前記光学機器の露光時間に応じて変更され、第１の露光時間に対応する第１のデータ取得区間の中心の時間のタイミングと、前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間に対応し、前記第１のデータ取得区間よりも、中心のタイミングが前記光学機器の露光開始のタイミングから離れた時間領域にある、前記第２のデータ取得区間とを含むことを特徴とする請求項９に記載の光学機器の制御方法。
13. 像ブレ補正機能を有する光学機器の制御方法であって、
    前記光学機器の角速度を検出する角速度検出ステップと、
    前記光学機器の加速度を検出する加速度検出ステップと、
    前記光学機器の露光時間の情報を判定する露光時間判定ステップと、
    前記光学機器に加わるブレの各タイミングの回転半径を算出する回転半径演算ステップと、
    前記露光時間判定ステップの判定に基づいて、前記角速度と前記加速度からの時系列データのデータ取得数を設定し、前記データ取得数で前記回転半径を平均する平均ステップと、
    前記平均ステップにより得られた結果を基に像ブレを補正するために必要な補正量を決定する決定ステップと、を有し、
    前記データ取得数は、前記光学機器の露光時間に応じて変更され、第１の露光時間に対応する第１のデータ取得数と、前記第１の露光時間よりも長い第２の露光時間に対応し、前記第１のデータ取得数よりも個数の多い第２のデータ取得数とを含むことを特徴とする光学機器の制御方法。
14. 前記時系列データは、一定のサンプリング周期で得られるデータであることを特徴とする請求項１３に記載の光学機器の制御方法。
15. 前記時系列データは、全てのデータが前記光学機器の露光開始のタイミングより前の時間領域で得られることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の光学機器の制御方法。

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