JP2011039295A - ブレ補正装置及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】好適にブレを補正可能なブレ補正装置を提供する。
【解決手段】装置の振れを検出し第１検出信号を出力する第１検出部（１０）と、光学系による像の振れを補正するように振動する振動部（９１）と、前記振動部の状態を検出し第２検出信号を出力する第２検出部（２０）と、前記第１検出信号を用いて前記振動部を目標位置に制御するための目標信号を生成する目標信号生成部（３１）と、前記第２検出信号を用いて前記振動部が制御中心から離れにくくなるように制御するためのバイアス信号を生成するバイアス信号生成部（３２）とを含み、前記目標信号及び前記バイアス信号を用いて第１制御信号を生成し前記振動部を制御する第１制御部（３０）と、前記光学系による像の振れを補正可能な撮像部（９２）と、前記バイアス信号を用いて第２制御信号を生成し前記撮像部を制御する第２制御部（６０）とを含むブレ補正装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブレ補正装置及び光学機器に関する。

従来、像のブレを補正する手段として、光学装置の振れに対応させて光学部品を移動させ光学装置の振れの影響を補正するハードウェア方式のブレ補正と、取得した画像に振れの影響を除去するような画像処理を施して振れの影響を補正するソフトウェア方式のブレ補正、及びこれらのハードウェア方式とソフトウェア方式とを組み合わせたハイブリッド方式のブレ補正が提案されている。しかしながら、従来のブレ補正装置においては、ハードウェア方式の補正誤差に対する補正が考慮されておらず、取得される画像には補正誤差の影響が残留していた。

特開平１１−１８７３０９

本発明の課題は、好適に補正し得るブレ補正装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るブレ補正装置は、
装置の振れを検出し第１検出信号を出力する第１検出部（１０）と、
光学系による像の振れを補正するように振動する振動部（９１）と、
前記振動部の状態を検出し第２検出信号を出力する第２検出部（２０）と、
前記第１検出信号を用いて前記振動部を目標位置に制御するための目標信号を生成する目標信号生成部（３１）と、前記第２検出信号を用いて前記振動部が制御中心から離れにくくなるように制御するためのバイアス信号を生成するバイアス信号生成部（３２）とを含み、前記目標信号及び前記バイアス信号を用いて第１制御信号を生成し前記振動部を制御する第１制御部（３０）と、
前記光学系による像の振れを補正可能な撮像部（９２）と、
前記バイアス信号を用いて第２制御信号を生成し前記撮像部を制御する第２制御部（６０）とを含む。

前記振動部は、第１領域及び前記第１領域の外側の第２領域において振動可能な光学部品（９１３）を有しても良く、
前記第２制御部は、前記光学部品が前記第２領域において振動しているとき、前記光学部品が前記第１領域において振動しているときよりも大きな補正量で振れを補正するように前記撮像部を制御しても良い。

前記光学部品は、光を通過させる光透過部材、光を反射させる光反射部材、及び、像を撮像する撮像素子のうち少なくとも１つであっても良い。

本発明の第２の観点に係るブレ補正装置は、
装置の振れを検出し第１検出信号を出力する第１検出部（１０）と、
光学系による像の振れを補正するように振動する振動部（９１）と、
前記振動部の状態を検出し第２検出信号を出力する第２検出部（２０）と、
前記第１検出信号及び前記第２検出信号を用いて第１制御信号を生成し前記第１制御信号を用いて前記振動部を制御する第１制御部（３０１）と、
時間間隔を隔てて撮像された複数の画像を用いて前記光学系による像の振れを補正可能な撮像部（９２）と、
前記撮像部が撮像をしている期間に対応する前記第１制御信号を用いて、前記第１制御信号よりも制御周期が遅い第２制御信号を生成し前記第２制御信号を用いて前記撮像部を制御する第２制御部（６０１）とを含んでも良い。

前記第２制御部は、前記撮像部が撮像をしている期間に対応する複数の前記第１制御信号を用いて平均することにより前記第２制御信号を生成しても良い。

前記第２制御部は、前記撮像部が撮像をしている期間に対応する複数の前記第１制御信号のうち出現頻度が高い前記第１制御信号を用いて前記第２制御信号を生成しても良い。

前記第２制御部は、前記撮像部が撮像をしている期間の前半に対応する複数の前記第１制御信号を用いて前記第２制御信号を生成しても良い。

本発明に係る光学機器は、上記何れかに記載されたブレ補正装置を含む。

前記第２制御部は、入力された信号を間引きする間引き部と、
前記間引き部から出力された信号を用いて第２制御信号を生成する信号生成部と、
前記間引き部と前記信号生成部との間に備えられた電気接点とを有しても良い。

なお、上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために、実施形態を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るブレ補正装置の概略ブロック構成図である。 図２は、光学部品の可動範囲を示す図である。 図３は、センタリングバイアス処理によって、光学部品による補正に誤差の発生することを示す図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係るブレ補正装置の概略ブロック構成図である。 図５は、撮像素子の画素の取り込みについて説明する図である。 図６は、図４のブレ補正装置の実施例の１例を示す図である。 図７は、図４のブレ補正装置の実施例の別の１例を示す図である。 図８は、図４のブレ補正装置の実施例の更に別の１例を示す図である。 図９は、本発明の第３実施形態に係るブレ補正装置の概略ブロック構成図である。

第１実施形態
まず、図１に基づき、本発明の第１実施形態に係るブレ補正装置について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るブレ補正装置を含むカメラの概略構成図である。カメラは、撮像素子９２１等が備えられるカメラ本体部２と像振れ補正レンズ９１３等が備えられるレンズ鏡筒部１とを有する。カメラ本体部２とレンズ鏡筒部１とは、不図示のマウントを介して機械的に接続されると同時に電気的に接続される。

レンズ鏡筒部１は、焦点調節レンズ９１４、絞り９１５、ブレ検出部１０、レンズ検出部２０、第１制御部３０、光学ブレ補正部９１、減算器３６を有する。

焦点調節レンズ９１４は、被写体の像を撮像素子９２１に結像するためのレンズで、不図示の駆動装置に駆動されて、光軸ｌに沿って移動する。焦点調節レンズ９１４は、不図示の距離センサからの距離情報等に応じて、光軸上の適切な位置に配置され被写体の像を撮像素子９２１に結像する。絞り９１５は、撮像素子９２１に入射する光の量や、被写界深度を調節するための機構で、不図示の駆動装置によって制御される。

ブレ検出部１０は、角速度センサ１１、ＡＭＰ１２、Ａ／Ｄ変換器１３、ＨＰＦ１４を有する。ブレ検出部１０は、カメラの振れを検出して、カメラの振れに関するブレ信号を、第１制御部３０に出力する。

角速度センサ１１は、カメラの振れを検出して、カメラの振れに関するブレ出力を、ＡＭＰ１２に出力する。ＡＭＰ１２は、角速度センサ１１から出力されたブレ出力に対して、ブレと関係のない高周波数の成分を減衰させて、Ａ／Ｄ変換器１３の入力に適した大きさまで増幅させて、Ａ／Ｄ変換器１３に出力する。Ａ／Ｄ変換器１３は、ＡＭＰ１２から出力されたブレ出力をデジタル信号に変換してＨＰＦ１４に出力する。ＨＰＦ１４は、Ａ／Ｄ変換器１３でデジタル化されたブレ出力から、角速度センサ１１のドリフト等の影響で変動する低周波数成分の変動を減衰させて、ブレ信号を第１制御部３０の目標位置生成部３１に出力する。ＨＰＦ１４は、本実施例においてはＬＰＦと減算器で構成されている。

レンズ検出部２０は、補正レンズ位置検出センサ２１と、Ａ／Ｄ変換器２２を有する。レンズ検出部２０は、像振れ補正レンズ９１３の状態を検出して、その位置に関する情報を含んだレンズ位置信号を第１制御部３０のバイアス信号生成部３２と減算器３４とに出力する。

補正レンズ位置検出センサ２１は、像振れ補正レンズ９１３の位置等の状態を検出して、レンズ位置出力をＡ／Ｄ変換器２２に出力する。Ａ／Ｄ変換器２２は、レンズ位置出力をデジタル信号に変換して、レンズ位置信号を第１制御部３０のバイアス信号生成部３２と減算器３４とに出力する。

第１制御部３０は、目標位置生成部３１、バイアス信号生成部３２、センタリングバイアス重畳手段３３、減算器３４、制御器３５を有する。第１制御部３０は、ブレ検出部１０が出力したブレ信号とレンズ検出部２０が出力したレンズ位置信号とを利用して、レンズ目標位置信号とレンズ制御位置信号とを出力する。また、第１制御部３０は、ブレ信号とレンズ位置信号から生成されるレンズ制御信号を利用して、光学ブレ補正部９１を制御する。レンズ目標位置信号は、ブレ検出部１０で検出された振れに対応するように像振れ補正レンズ９１３を制御するための目標位置に関する信号である。レンズ制御位置信号は、像振れ補正レンズ９１３を制御するための位置に関する信号である。また、レンズ制御信号は、像振れ補正レンズ９１３を制御するための変動量に関する信号である。

目標位置生成部３１は、ブレ検出部１０が出力するブレ信号を利用して、レンズ目標位置信号を算出し、センタリングバイアス重畳手段３３と減算器３６とに出力する。レンズ目標位置信号は、カメラの振れの影響を補正するように像振れ補正レンズ９１３を制御するための目標位置に関する信号である。

バイアス信号生成部３２は、レンズ検出部２０から出力されるレンズ位置信号を利用してバイアス信号を生成し、センタリングバイアス重畳手段３３に出力する。バイアス信号は、像振れ補正レンズ９１３がその制御中心（図２）から離れにくくするように制御するための信号である。

目標位置生成部３１が出力したレンズ目標位置信号とバイアス信号生成部３２が出力したバイアス信号とは、センタリングバイアス重畳手段３３に入力される。センタリングバイアス重畳手段３３は、レンズ目標位置信号とバイアス信号とを利用して、レンズ制御位置信号を生成するセンタリングバイアス処理を行い、減算器３４と減算器３６に出力する。

センタリングバイアス重畳手段３３が出力したレンズ制御位置信号と、レンズ検出部２０が出力したレンズ位置信号とは、減算器３４に入力される。減算器３４は、レンズ制御位置信号からレンズ位置信号を減算して、レンズ制御信号を制御器３５に出力する。レンズ制御信号は、像ブレ補正レンズ９１３を移動させる際の変位量に関する信号である。制御器３５は、レンズ制御信号を利用して、カメラの振れを補正するように光学ブレ補正部９１を制御する。制御器３５は、ＰＩＤ制御等で光学ブレ補正部９１を制御し、カメラの振れを補正する。

光学ブレ補正部９１は、モータドライバ９１１とボイスコイルモータ９１２と像振れ補正レンズ９１３とを有する。光学ブレ補正部９１は、第１制御部３０の制御器３５による制御によって、像ブレ補正レンズ９１３の位置を変化させ、像ブレ補正レンズ９１３の位置の変化がカメラの振れを補正するように像振れ補正レンズ９１３を振動させる。

モータドライバ９１１は、制御器３５に制御されて、ボイスコイルモータ９１２を制御するためのモータ制御信号を出力する。ボイスコイルモータ９１２は、モータドライバ９１１が出力するモータ制御信号を利用して、像振れ補正レンズ９１３を駆動する。像振れ補正レンズ９１３は、ボイスコイルモータ９１２に駆動されて、光軸ｌに直交する平面に沿って、カメラの振れを補正するように移動する。

目標位置生成部３１が出力したレンズ目標位置信号と、センタリングバイアス重畳手段３３が出力したレンズ制御位置信号は、減算器３６に入力される。減算器３６は、レンズ目標位置信号からレンズ制御位置信号を減算した信号である残留ブレ信号を算出して、第２制御部６０の間引き演算部６１に出力する。残留ブレ信号は、光学ブレ補正部９１で補正がされていないブレの残留に関する信号である。

第２制御部６０は、レンズ鏡筒部１とカメラ本体部２とをまたいで存在している。すなわち、第２制御部６０は、レンズ鏡筒部１に含まれる間引き演算部６１と、カメラ本体部２に含まれる画像切り出し量算出部６２と、間引き演算部６１と画像切り出し量算出部６２とを接続する接点部６３と、を有している。間引き演算部６１と、画像切り出し量算出部６２とは、レンズ鏡筒部１とカメラ本体部２が不図示のマウントを介して接続されると、マウントに設けられている接点部６３を介して電気的に接続される。第２制御部６０は、残留ブレ信号から算出される切り出し量信号を利用して、撮像部９２の画像切り出し部９２８を制御する。

第２制御部６０は、レンズ鏡筒部１に間引き演算部６１を有し、カメラ本体部２に画像切り出し量算出部６２を有する。間引き演算部６１には、フレームレート制御器９２７から、フレーム制御信号が入力される。間引き演算部６１は、取得した残留ブレ信号に対して間引き演算処理を行い、フレーム制御信号に同調させて、間引き演算後の残留ブレ信号を、カメラ本体部２の画像切り出し量算出部に出力する。ここで、間引き演算部６１をレンズ鏡筒部１側に設置することで、レンズ鏡筒部１とカメラ本体部２の間の通信負荷を軽減している。

画像切り出し量算出部６２は、間引き演算部６１が出力した間引き後の残留ブレ信号を利用して、撮像素子９２１で撮像された画像に対する切り出し量を算出して、算出された切り出し量を切り出し量信号として撮像部９２の画像切り出し部９２８に出力する。

撮像部９２は、撮像素子９２１、ＡＦＥ回路９２２、Ａ／Ｄ変換器９２３、画像処理部９２４、バッファメモリ９２５、画像合成部９２６、フレームレート制御器９２７を有する。撮像部９２は、レンズ鏡筒部の光学部品等により結像される被写体の像を撮像すると共に、撮像した画像からカメラの振れによる影響を画像処理によって補正する。

フレームレート制御器９２７は、撮像素子９２１が画像を取得するタイミングを制御しており、例えば、３０フレーム／秒程度のフレームレートで画像を取得するタイミングを制御している。また、同タイミングで間引き演算部６１を制御している。第１制御部３０が残留ブレ信号を取得する周期は、撮像部９２が画像を取得する周期よりも速い。そのため、間引き演算部６１が、残留ブレ信号に対して間引き処理を行い、画像切り出し量算出部６２に入力される残留ブレ信号の周波数と、画像を取得するフレームレートの周波数とを同調させることで、画像切り出し処理が可能となっている。

撮像素子９２１は、レンズ鏡筒部１を介して撮像素子９２１に入力される被写体の像を光電変換してアナログ画像信号を生成し、生成されたアナログ画像信号をＡＦＥ回路９２２に出力する。ＡＦＥ回路９２２は、撮像素子が出力したアナログ画像信号に対してゲインコントロールやノイズ除去などのアナログ信号処理を施して、処理後のアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換器９２３に出力する。Ａ／Ｄ変換器９２３は、ＡＦＥ回路９２２から出力されたアナログ画像信号をデジタル変換して、画像信号を画像処理部９２４に出力する。

画像処理部９２４の画像切り出し部９２８は、第２制御部３０の画像切り出し量算出部６２が出力する切り出し量信号を利用して、画像信号に対する切り出し補正を行う。画像処理部９２４は、切り出し補正された画像信号を、所定の形式の画像データに変換して、切り出し画像信号をバッファメモリ９２５に出力する。バッファメモリ９２５は、少なくとも１つ以上で構成され、画像処理部９２４で切り出された切り出し画像信号を時系列順等で記憶する。

画像合成部９２６は、バッファメモリ９２５に記憶された、少なくとも１つ以上の切り出し画像信号を合成して、ブレの影響が補正された画像データを出力する。ブレの影響が補正された画像データは、ＬＣＤ等の画像表示部に表示されたり、不揮発メモリ等の画像記憶部に記憶されたりする。

ここで、上述したバイアス信号生成部３２及びセンタリングバイアス重畳手段３３で行うセンタリングバイアス処理の動作の内容について、図２と図３を用いて詳細に説明する。

図２は、像振れ補正レンズ９１３の可動領域を示す図である。補正レンズ９１３の可動領域は、ハードリミットとソフトリミットとによって規定される。ハードリミットとは、像振れ補正レンズ９１３の機械構造面における移動限界を言う。また、ソフトリミットとは、ハードリミットの内側に存在し、像振れ補正レンズ９１３がハードリミットに衝突しないように制御するための制御面における移動限界を言う。

また、本実施形態では、像振れ補正レンズ９１３を制御する領域は、第１領域と、第１領域の外側にある第２領域とによって構成される。像振れ補正レンズ９１３は、第１領域と第２領域とで移動可能である。本実施形態では、第１領域よりも第２領域で、また、第２領域においては制御中心から外側に向かうにつれて、ブレの大きさに対する像振れ補正レンズ９１３の移動量が小さくなるようにセンタリングバイアス処理を行っている。ここで、第２領域は、ソフトリミットの内側であっても良いし、ソフトリミットの外側であっても良い。

このようにセンタリングバイアス処理を行うことで、像振れ補正レンズ９１３がハードリミットに衝突することを防止すると共に、カメラの振れに対して画像を切り出すことができる範囲を広げて大きな振れにも対応できるようなブレ補正装置を実現している。

具体的には、図１において、レンズ検出部２０が検出するレンズ位置信号に応じて、バイアス信号生成部３２は、像振れ補正レンズ９１３が第１領域に存在するか第２領域に存在するかを判断する。そして、像振れ補正レンズ９１３が第２領域に存在する時は、その位置が制御中心から外側に向かうにつれて、像振れ補正レンズ９１３の移動量が小さくなるようにバイアス信号を生成する。バイアス信号は、センタリングバイアス重畳手段３３に出力される。

センタリングバイアス重畳手段３３には、目標位置生成部３１が出力したレンズ目標位置信号と、バイアス信号生成部３２が出力したバイアス信号が入力されている。センタリングバイアス重畳手段３３は、レンズ目標位置信号に、バイアス信号を重畳させて、像振れ補正レンズ９１３を移動させる移動量であるレンズ制御位置信号を演算して、減算器３４に出力する。

図３は、上述したセンタリングバイアス処理によって、残留像振れ量が発生することを示す図である。残留像振れ量とは、ブレ検出部１０で検出された振れに対応させて像振れ補正レンズ９１３を移動させるべきところ、上述のセンタリングバイアス処理によって像振れ補正レンズ９１３の移動量が制限されているために、撮像素子９２１で取得される画像に発生するブレ成分である。例えば、時間ｔ１において、センタリングバイアスが無い場合の像振れ補正レンズ９１３の位置と、センタリングバイアスが有る場合の像振れ補正レンズ９１３の位置には、差が存在しており、この差が残留像振れ量である。本実施形態において、この残留像振れ量は、制御中心から外側に向かうにつれて、ブレの大きさに対する像振れ補正レンズ９１３の移動量が小さくなるようにセンタリングバイアス処理を行っているため、像振れ補正レンズ９１３の移動量が大きくなるにしたがって、残留像振れ量が大きくなっている。

本実施形態において、残留像振れ量は、図１において、減算器３６で演算されて第２制御部６０の間引き演算部６１に出力されている。すなわち、残留像振れ量とは、レンズ目標位置信号からレンズ制御位置信号を減算した信号である残留ブレ信号に相当する。

間引き演算部６１は、撮像部９２が画像を取得するタイミングに同期させて、残留ブレ信号を間引き演算して、画像切り出し量算出部６２に出力する。画像切り出し部６２は、間引き演算された残留ブレ信号に応じて、撮像部９２の撮像素子９２１で撮像された画像に対する切り出し量を算出する。また、画像切り出し量算出部６２は、算出した切り出し量を、切り出し量信号として撮像部９２の画像切り出し部９２８に出力する。画像切り出し部９２８は、画像取得時の残留振れ量に基づいて画像を切り出す切り出し量に基づき、切り出し処理を行う。本実施形態においては、以上の処理によって残留像振れ量の影響が補正された切り出し画像信号を取得している。なお、本実施形態における切り出し量信号は、画像処理部９２４に入力される画像信号における画像中心と、画像切り出し部９２８によって切り出された画像信号における画像中心とのずれの大きさとずれの方向に関する情報によって構成される。

以上のように、切り出し処理信号が行われた切り出し画像信号は、バッファメモリ９２５に一旦記憶される。バッファメモリ９２５に記憶された少なくとも１つ以上の切り出し画像信号は、ブレの影響が補正されるように画像合成部９２６で合成処理が行われる。合成処理が行われた画像データは、ＬＣＤ等の画像表示部に表示されたり、不揮発メモリ等の画像記憶部に記憶されたりする。

本実施形態に係るブレ補正装置は、レンズ制御位置信号を用いて像振れ補正レンズ９１３を制御する第１制御部３０と、残留ブレ信号及び残留ブレ信号に対応する画像信号を用いて撮像部９２を制御する第２制御部６０とを含む。したがって、本実施形態に係るブレ補正装置は、第１制御部３０でセンタリングバイアス処理を行ったことによって、残留ブレ信号が含まれてしまった画像信号に対して、第２制御部６０でその残留ブレ信号を除去するように補正することができる。したがって、本実施形態に係るブレ補正装置は、従来のブレ補正装置では除去できなかったブレを除去し、よりブレの少ない画像を得ることができる。

ここで、像振れ補正レンズ９１３を制御中心から離れにくくなるように制御する方法は、上述で説明した制御方法に限定されない。

例えば、像振れ補正レンズ９１３を制御中心から離れにくくなるように制御する方法としては、像振れ補正レンズ９１３が制御中心から外側に向かうにしたがってボイスコイルモータ９１２の速度が遅くなるように制御しても良い。

また、例えば、像振れ補正レンズ９１３を制御中心から離れにくくなるように制御する方法としては、第２領域に近づく方向の像振れ補正レンズ９１３の速度が速くなるにしたがって、ボイスコイルモータ９１２の速度が遅くなるように制御しても良い。

また、例えば、像振れ補正レンズ９１３を制御中心から離れにくくなるように制御する方法としては、第２領域に近づく方向の像振れ補正レンズ９１３の速度が速くなるにしたがって、ボイスコイルモータ９１２の変位量が小さくなるように制御しても良い。

第２実施形態
次に、図４に示す本発明の第２実施形態に係るブレ補正装置について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係るブレ補正装置を含むカメラの概略構成図である。第２実施形態に係るブレ補正装置を含むカメラと、第１実施形態に係るブレ補正装置を含むカメラとでは、第１制御部３０１の構成及び第２制御部６０１の構成が異なる。その他の構成については同一のため、重複する部分の説明を省略する。

第１制御部３０１は、目標位置生成部３１、制御器３５、減算器３４１を有する。第１制御部３０１は、ブレ検出部１０が出力したブレ信号とレンズ検出部２０が出力したレンズ位置信号とを利用してレンズ制御信号を生成し、光学ブレ補正部９１を制御する。また、第１制御部３０１は、レンズ制御信号を第２制御部の間引き演算部６４に出力する。レンズ制御信号は、ブレ検出部１０で検出された振れに対応させて、像振れ補正レンズ９１３を移動させる際の移動量に関する信号である。

第１制御部３０１における目標位置生成部３１は、ブレ検出部１０が出力したブレ信号を利用して、レンズ目標位置信号を算出し、減算器３４１に出力する。目標位置生成部３１が出力したレンズ目標位置信号と、レンズ検出部２０が出力したレンズ位置信号は、減算器３４１に入力される。減算器３４１は、レンズ目標位置信号からレンズ位置信号を減算して、レンズ制御信号を制御器３５と第２制御部６０１に出力する。本実施形態に係るレンズ制御信号は、ブレ検出部１０で検出された振れに対応させて、像振れ補正レンズ９１３を移動させる際の移動量に関する信号であるが、レンズ目標位置信号とレンズ位置信号の差分によって構成されているため、像振れ補正レンズ９１３による振れ補正の制御誤差に関する信号でもある。

制御器３５は、減算器３４１が出力したレンズ制御信号を利用して、ブレ検出部１０で検出された振れを補正するように光学ブレ補正部９１を制御する。制御器３５は、ＰＩＤ制御等で光学ブレ補正部９１を制御し、カメラの振れを補正する。

光学ブレ補正部９１は、第１制御部３０に含まれる制御器３５による制御によって、光学ブレ補正部９１に含まれる像振れ補正レンズ９１３の位置を、カメラの振れを補正するように振動させる。

第２制御部６０１は、レンズ鏡筒部３とカメラ本体部４をまたいで存在している。すなわち、第２制御部６０１は、レンズ鏡筒部３に含まれる間引き演算部６４と、カメラ本体部４に含まれる画像切り出し量算出部６２と、間引き演算部６４と画像切り出し量算出部６２とを接続する接点部６５と、を有する。間引き演算部６４と、画像切り出し量算出部６２とは、レンズ鏡筒部３とカメラ本体部４が不図示のマウントを介して接続されると、マウントに設けられている接点部６５を介して電気的に接続される。第２制御部６０１は、レンズ制御信号から算出される切り出し量信号を利用して、撮像部９２の画像切り出し部９２８を制御する。

第２制御部６０１は、レンズ鏡筒部３側に間引き演算部６４を有し、カメラ本体部４に画像切り出し量算出部６２を有する。間引き演算部６４には、フレームレート制御器９２７から、フレーム制御信号が入力される。第１制御部３０１から、第２制御部６０１の間引き演算部６４に入力されるレンズ制御信号は、撮像部９２が画像を取得する周期であるフレーム制御信号よりも速い。そこで、間引き演算部６４は、第１制御部から出力されたレンズ制御信号に対して間引き演算処理を行い、フレーム制御信号に同調させて、間引き演算後のレンズ制御信号を、カメラ本体部４の画像切り出し量算出部に出力する。ここで、間引き演算部６４をレンズ鏡筒部３側に設置することで、レンズ鏡筒部３とカメラ本体部４の間の通信負荷を軽減している。

画像切り出し量算出部６２は、間引き演算部６４が出力した間引き後のレンズ制御信号を利用して、撮像素子９２１で撮像された画像に対する切り出し量を算出し、算出された切り出し量を切り出し量信号として撮像部９２の画像切り出し部９２８に出力する。

撮像部９２は、第１実施形態と同様に、レンズ鏡筒部の光学部品等により結像される被写体の像を撮像すると共に、撮像した画像からカメラの振れによる影響を画像処理によって補正する。

画像処理部９２４の画像切り出し部９２８は、第２制御部３０の画像切り出し量算出部６２が出力する切り出し量信号を利用して、画像信号に対して切り出し補正を行う。画像処理部９２４は、切り出し補正された切り出し画像信号を、所定の形式に変換して、バッファメモリ９２５に出力する。バッファメモリ９２５は、少なくとも１つ以上で構成され、画像処理部９２４で切り出された切り出し画像信号を時系列順等で記憶する。

画像合成部９２６は、バッファメモリ９２５に記憶された、少なくとも１つ以上の切り出し画像信号を合成して、ブレの影響が補正された画像データを出力する。ブレの影響が補正された画像データは、ＬＣＤ等の画像表示部に表示されたり、不揮発メモリ等の画像記憶部に記憶される。

第２実施形態のブレ補正装置では、上記で説明したように、像振れ補正レンズ９１３を移動させる際の移動量に関する情報であるレンズ制御信号を利用して、画像を切り出す補正を行っている。

図５と図６を用いて、第２実施形態に係るブレ補正について具体的に説明する。撮影部９２は、ローリングシャッタを有していて、１回の撮影を行うに際し、例えば、ｌ１〜ｌ１００の複数のラインの画素を取得することによって画像を取得している。

撮像部９２は、図６において、時間Ｔ１から時間Ｔ２にかけて、すなわち、撮像時間ｔ＿ｉｍｇの間に、ラインｌ１〜ｌ１００からなる画像信号ｆｒ＿１を取得している。この撮像時間ｔ＿ｉｍｇの間にも、ブレ検出部１０で検出された振れに関するレンズ制御信号ａ１〜ａ１０が存在し、間引き演算部６４に入力されている。この撮像時間ｔ＿ｉｍｇの間に、間引き演算部６４に入力されるレンズ制御信号ａ１〜ａ１０は、取得される画像に含まれるブレに関する情報を有している。なぜなら、本実施形態に係るレンズ制御信号は、レンズ目標位置信号とレンズ位置信号の差分によって構成されている信号であり、それは像振れ補正レンズ９１３による振れ補正の制御誤差に関する信号だからである。

そこで、本実施形態においては、画像を取得している際の制御誤差に関する情報を、切り出し処理に利用して、画像のブレに対する補正を行う。具体的には、第２制御部６０１は、撮像素子９２１が実際に撮像を行っている画像取得時間であるｔ＿ｅｘｐ１の間に存在しているレンズ制御信号ａ１〜ａ８を利用して、撮像部９２の画像切り出し部９２８を制御して、画像切り出し処理を行う。図６の例においては、間引き演算部６４は、レンズ制御信号ａ１〜ａ８の平均値を利用して撮像部９２の画像切り出し部９２８を制御して画像を切り出している。なお、制御誤差に関するレンズ制御信号を取得する周期は、振れ補正レンズ制御周期ｔ＿ｏｐｔで表され、撮像時間ｔ＿ｉｍｇより短い。このように、レンズ制御信号の平均値を用いて切り出し処理を行うことで、画像信号ｆｒ＿１から切り出し画像信号ｆｒ＿Ｃ１を取得している。

図６において、画像信号ｆｒ＿２、画像信号ｆｒ＿３についても上記と同様の方法で切り出し処理を施すことによって、切り出し画像信号ｆｒ＿Ｃ２、切り出し画像信号ｆｒ＿Ｃ３を取得している。なお、本実施形態における切り出し量信号は、画像処理部９２４に入力される画像信号ｆｒ＿１〜ｆｒ＿３における画像中心と、画像切り出し部９２８によって切り出された切り出し画像信ｆｒ＿Ｃ１〜ｆｒ＿Ｃ３における画像中心とのずれの大きさとずれの方向に関する情報によって構成される。すなわち、本実施形態における切り出し量信号は、画像信号ｆｒ＿１〜ｆｒ＿３から切り出し画像信ｆｒ＿Ｃ１〜ｆｒ＿Ｃ３を切り出すための切り出し座標値に関する情報を有する。

画像合成部９２６は、バッファメモリ９２５に記憶された、上記により得られる少なくとも１枚以上の切り出し画像を合成して、ブレの影響が補正された画像データを出力する。ブレの影響が補正された画像データは、ＬＣＤ等の画像表示部に表示されたり、不揮発メモリ等の画像記憶部に記憶される。

本実施形態に係るブレ補正装置は、レンズ制御信号を用いて像振れ補正レンズ９１３を制御する第１制御部３０１と、レンズ制御信号及びレンズ信号に対応する複数の画像信号ｆｒ＿１〜ｆｒ＿３を用いて撮像部９２を制御する第２制御部６０１とを含む。したがって、本実施形態に係るブレ補正装置は、像振れ補正レンズ９１３を制御する第１制御部３０１で補正することができず、画像信号ｆｒ＿１〜ｆｒ＿３に含まれることとなったブレ成分を、第２制御部６０１によって補正することができる。したがって、本実施形態に係るブレ補正装置は、従来のブレ補正装置では除去できなかったブレを除去し、よりブレの少ない画像を得ることができる。特に、本実施形態に係るブレ補正装置は、複数の画像を時系列に沿って取得する動画撮影等に適している。

ここで、間引き演算部６４が行う、間引き演算については上記で説明した演算に限定されない。

例えば、間引き演算部６４の間引き演算については、図７に示すように、画像を取得している際の複数のレンズ制御信号から、信号の分布を求めて、出現頻度の高い信号値帯を選択する間引き演算を行っても良い。具体的には、撮像素子９２１が画像取得している時間ｔ＿ｅｘｐ１の間のレンズ制御信号ａ１〜ａ８のうち、もっとも出現頻度が高い信号値帯の値であるｅ１＿ｍａｘの値を算出して間引き演算を行っても良い。

また例えば、間引き演算部６４の間引き演算については、図８に示すように、画像を取得している際の複数のレンズ制御信号から、画像の全てのライン１１〜１１００に共通なレンズ制御信号を選択して切り出し量を決定しても良い。具体的には、撮像素子９２１が画像取得している時間ｔ＿ｅｘｐ１の間のレンズ制御信号ａ１〜ａ８のうち、全ての画像ラインｌ１〜ｌ１００を取得する際に存在するブレ成分のａ４とａ５を利用して、間引き後のレンズ制御信号ｅ１＿ｓｅｌを算出する間引き演算を行っても良い。

また例えば、間引き演算部６４の演算については、画像を取得している際の複数のレンズ制御信号のうち、前半部分のレンズ制御信号を利用して切り出し量を決定しても良い。前半部分のレンズ制御信号を利用することで、間引き演算部６４は、余裕をもって間引き演算を行うことができる。

また例えば、前述のように、画像単位で切り出しを行わないで、１ラインごとに対応するレンズ制御信号を利用して切り出しを行っても良い。１ラインごとに切り出しをおこなうことで、より正確なブレ補正を実現することが可能となる。

第３実施形態
次に、図９に示す本発明の第３実施形態に係るブレ補正装置について説明する。図９は、本発明の第３実施形態に係るブレ補正装置を含むカメラの概略構成図である。第３実施形態に係るブレ補正装置を含むカメラと、第１実施形態に係るブレ補正装置を含むカメラとでは、第１制御部の構成及び第２制御部の構成が異なる。その他の構成については同一のため、重複する部分の説明を省略する。

第１制御部３０２は、目標位置生成部３１、バイアス信号生成部３２、センタリングバイアス重畳手段３３、制御器３５、減算器３６、減算器３４２を有する。第１制御部３０２は、第１実施形態における第１制御部３０と第２実施形態における第１制御部３０１を組み合わせた構成になっている。第１制御部３０２は、ブレ検出部１０が出力するブレ信号とレンズ検出部が出力するレンズ位置信号を利用して、レンズ目標位置信号とレンズ制御位置信号とレンズ制御信号とを出力する。

目標位置生成部３１は、ブレ検出部１０が出力するブレ信号を利用して、レンズ目標位置信号を算出し、センタリングバイアス重畳手段３３と減算器３６とに出力する。バイアス信号生成部３２は、レンズ検出部２０から出力されるレンズ位置信号を利用して、バイアス信号を生成する。センタリングバイアス重畳手段３３は、目標位置生成部３１から入力されるレンズ目標位置信号とバイアス信号生成部３２から入力されるバイアス信号とを利用して、レンズ制御位置信号を生成し、減算器３４２と減算器３６に出力する。

センタリングバイアス重畳手段３３が出力したレンズ制御位置信号と、レンズ検出部２０が出力したレンズ位置信号は、減算器３４２に入力される。減算器３４２は、レンズ制御位置信号からレンズ位置信号を減算して、レンズ制御信号を制御器３５と第２制御部６０２の間引き演算部６４に出力する。制御器３５は、レンズ制御信号を利用して、カメラの振れを補正するように光学ブレ補正部９１を制御する。制御器３５は、ＰＩＤ制御等で光学ブレ補正部９１を制御し、カメラの振れを補正する。

目標位置生成部３１が出力したレンズ目標位置信号と、センタリングバイアス重畳手段３３が出力したレンズ制御位置信号は、減算器３６に入力される。減算器３６は、レンズ目標位置信号からレンズ制御位置信号を減算した信号である残留ブレ信号を算出して、第２制御部６０２の間引き演算部６１に出力する。

第２制御部６０２は、レンズ鏡筒部５とカメラ本体部６とをまたいで存在している。すなわち、第２制御部６０２は、レンズ鏡筒部５に含まれる間引き演算部６１と間引き演算部６４、カメラ本体部６に含まれる画像切り出し量算出部６２、間引き演算部６１と画像切り出し算出部６２とを接続する接点部６３、間引き演算部６４と画像切り出し算出部６２とを接続する接点部６５と、を有する。間引き演算部６１と画像切り出し量算出部６２、間引き演算部６４と画像切り出し量算出部６２は、レンズ鏡筒部５とカメラ本体部６が不図示のマウントを介して接続されると、マウントに設けられている接点部６３、６５を介して電気的に接続される。第２制御部６０は、残留ブレ信号とレンズ制御信号から算出される切り出し量信号を利用して、撮像部９２の画像切り出し部９２８を制御する。

間引き演算部６１は、フレームレート制御器９２７のフレーム制御信号に同期して間引き演算した残留ブレ信号を取得し、カメラ本体部の画像切り出し量算出部に出力する。また、間引き演算部６４は、フレームレート制御器９２７のフレーム制御信号に同期して、間引き演算したレンズ制御信号を取得して、カメラ本体部の画像切り出し量算出部に出力する。

画像処理部９２４は、間引き演算部６１からの残留ブレ信号と間引き演算部６４からのレンズ制御信号を利用して、取得された画像に対して切り出し処理を行う。切り出し処理が行われた画像はバッファメモリに記憶され、ブレ補正されるように画像合成部で合成が行われる。

本実施形態に係るブレ補正装置は、上述したように残留ブレ信号とレンズ制御信号を利用して切り出し処理を行うことで、第１実施形態のブレ補正装置と第２実施形態のブレ補正装置との効果を併せ持ったブレ補正装置を実現している。すなわち、第１実施形態においては、第１制御部が、光学ブレ補正部９１に対してセンタリングバイアス処理を行ったように、やむをえず、意図的に、ブレに直接対応させずに光学ブレ補正部９１を制御しなければならないときに発生する制御誤差を補正することが可能なブレ補正装置を実現した。また、第２実施形態においては、ブレ検出部１０又はブレ検出部２０等が有する誤差成分で光学ブレ補正部では補正することができないブレ成分の補正を行うことが可能なブレ補正装置を実現した。すなわち、本実施形態においては、光学ブレ補正部９１に意図的に付与した制御誤差の補正を行うことが可能で、且つ、光学ブレ補正部では補正を行うことができないブレ成分の補正を行うことが可能であるため、誤差成分の小さい画像を取得できるブレ補正装置を実現することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、撮像部は、上述の実施形態で開示したように、時間間隔を隔てて撮像された複数の画像をブレを除去するように切り出し、ずらして、重ね合わせる切り出しタイプのブレ補正を行ってブレ補正画像を取得しても良いが、撮影部のブレ補正についてはこれに限定されない。撮像部は、切り出した画像を利用して、点像分布関数（ＰＳＦ）やフーリエ変換を行ってブレ補正画像を取得しても良い。

また、例えば、光学系による振れを補正する振動部としては、上述の実施形態で開示した像振れ補正レンズ９１３を含むものに限定しない。例えば、他のレンズ等の光を透過させる光透過部材を含むものであっても良いし、ミラー等の光を反射させる光反射部材を含むものであっても良いし、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサのような被写体の像を撮像する撮像素子を含むものであっても良い。

また例えば、本発明に係るブレ補正装置を搭載する光学機器は、スチルカメラに限定されず、ビデオカメラ等のような他の光学機器を含む。

１０…ブレ検出部
２０…レンズ検出部
９１…光学ブレ補正部
９２…撮像部
３１…目標位置生成部
３２…バイアス信号生成部
３０、３０１…第１制御部
６０、６０１…第２制御部
９１３…像振れ補正レンズ

Claims (9)

1. 装置の振れを検出し第１検出信号を出力する第１検出部と、
   光学系による像の振れを補正するように振動する振動部と、
   前記振動部の状態を検出し第２検出信号を出力する第２検出部と、
   前記第１検出信号を用いて前記振動部を目標位置に制御するための目標信号を生成する目標信号生成部と、前記第２検出信号を用いて前記振動部が制御中心から離れにくくなるように制御するためのバイアス信号を生成するバイアス信号生成部とを含み、前記目標信号及び前記バイアス信号を用いて第１制御信号を生成し前記振動部を制御する第１制御部と、
   前記光学系による像の振れを補正可能な撮像部と、
   前記バイアス信号を用いて第２制御信号を生成し前記撮像部を制御する第２制御部とを含むことを特徴とするブレ補正装置。
2. 請求項１に記載されたブレ補正装置であって、
   前記振動部は、第１領域及び前記第１領域の外側の第２領域において振動可能な光学部品を有し、
   前記第２制御部は、前記光学部品が前記第２領域において振動しているとき、前記光学部品が前記第１領域において振動しているときよりも大きな補正量で振れを補正するように前記撮像部を制御することを特徴とするブレ補正装置。
3. 請求項２に記載されたブレ補正装置であって、
   前記光学部品は、光を通過させる光透過部材、光を反射させる光反射部材、及び、像を撮像する撮像素子のうち少なくとも１つであることを特徴とするブレ補正装置。
4. 装置の振れを検出し第１検出信号を出力する第１検出部と、
   光学系による像の振れを補正するように振動する振動部と、
   前記振動部の状態を検出し第２検出信号を出力する第２検出部と、
   前記第１検出信号及び前記第２検出信号を用いて第１制御信号を生成し前記第１制御信号を用いて前記振動部を制御する第１制御部と、
   時間間隔を隔てて撮像された複数の画像を用いて前記光学系による像の振れを補正可能な撮像部と、
   前記撮像部が撮像をしている期間に対応する前記第１制御信号を用いて、前記第１制御信号よりも制御周期が遅い第２制御信号を生成し前記第２制御信号を用いて前記撮像部を制御する第２制御部とを含むことを特徴とするブレ補正装置。
5. 請求項４に記載されたブレ補正装置であって、
   前記第２制御部は、前記撮像部が撮像をしている期間に対応する複数の前記第１制御信号を用いて平均することにより前記第２制御信号を生成することを特徴とするブレ補正装置。
6. 請求項４に記載されたブレ補正装置であって、
   前記第２制御部は、前記撮像部が撮像をしている期間に対応する複数の前記第１制御信号のうち出現頻度が高い前記第１制御信号を用いて前記第２制御信号を生成することを特徴とするブレ補正装置。
7. 請求項４に記載されたブレ補正装置であって、
   前記第２制御部は、前記撮像部が撮像をしている期間の前半に対応する複数の前記第１制御信号を用いて前記第２制御信号を生成することを特徴とするブレ補正装置。
8. 請求項１から請求項７までの何れか１項に記載されたブレ補正装置を含むことを特徴とする光学機器。
9. 請求項８に記載された光学機器であって、
   前記第２制御部は、入力された信号を間引きする間引き部と、
   前記間引き部から出力された信号を用いて第２制御信号生成する信号生成部と、
   前記間引き部と前記信号生成部との間に備えられた電気接点とを有することを特徴とする光学機器。

Images