JP2011145354A - 防振制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像装置の揺れを示す揺れ信号を、手ブレ補正用の信号に処理する際に生じる位相ズレを、手ブレの周波数帯域において補償することにより、精度の高い手ブレ補正を行う。
【解決手段】
撮像装置に加わる、予め設定された周波数帯域の揺れを検出して補正する防振制御装置であって、揺れを検出する角速度計（１１）と、該角速度計から出力された揺れ信号に対して第１の折点周波数よりも低い周波数の揺れ信号を減衰する処理を行うハイパスフィルタ（ＨＰＦ）（１２）と、ＨＰＦによって処理された信号に対して、処理される前の信号の位相との位相ズレを補償する位相補償フィルタ（１３）と、位相ズレが補償された揺れ信号に基づいて、撮像装置の揺れを補正するブレ補正部（１５）とを有し、位相補償フィルタは、ＨＰＦによって生じた位相ズレを相殺するように、ＨＰＦによって処理された信号に対して位相を変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カメラなどの撮像装置に加わる揺れを検出し、その結果に基づいて、手ブレによる画像劣化を軽減する技術に関するものである。

近年のカメラなどの撮像装置においては、手ブレを補正する技術についての研究が進められている。

例えば特許文献１には特定周波数のブレが大きい時はその信号の位相ズレが小さくなるように周波数特性を変更する技術が開示されており、これによりその周波数のブレ補正精度を高めている。

特開平０４−３４９４３２号公報

上述の特許文献等に開示された従来技術の位相補償フィルタでは、特定の周波数のぶれに関して、その補正精度を高める事はできるが、より広い帯域におけるブレ補正精度を高める事ができないという問題がある。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、撮像装置の揺れを示す揺れ信号を、手ブレ補正用の信号に処理する際に生じる位相ズレを、手ブレの周波数帯域において補償することにより、精度の高い手ブレ補正を行えるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、撮像装置に加わる、予め設定された周波数帯域の揺れを検出して補正する本発明の防振制御装置は、前記撮像装置に加わる揺れを検出する揺れ検出手段と、前記揺れ検出手段から出力された揺れ信号に対して第１の折点周波数よりも低い周波数の揺れ信号を減衰する処理を行う処理手段と、前記処理手段によって処理された信号に対して、前記処理手段によって処理される前の信号の位相との位相ズレを補償する位相補償手段と、

前記位相ズレが補償された前記揺れ信号に基づいて、前記撮像装置の揺れを補正する補正手段とを有し、前記位相補償手段は、前記処理手段によって生じた位相ズレを相殺するように、前記処理手段によって処理された信号に対して位相を変更する。

撮像装置の揺れを示す揺れ信号を、手ブレ補正用の信号に処理する際に生じる位相ズレを、手ブレの周波数帯域において補償することにより、精度の高い手ブレ補正を行うことができる。

第１の実施形態における防振制御装置のブロック図。 第１の実施形態における利得の周波数特性を説明する図。 第１の実施形態における位相変化の周波数特性を説明する図。 第１の実施形態における位相補償フィルタの効果を説明する波形図。 第２の実施形態における防振制御装置のブロック図。 第２の実施形態における利得の周波数特性を説明する図。 第２の実施形態における位相変化の周波数特性を説明する図。 第２の実施形態における位相補償フィルタの効果を説明する波形図。 第３の実施形態における防振制御装置のブロック図。 第３の実施形態におけるハイパスフィルタ及び積分フィルタの折れ点変更時の位相補償折れ点変更を説明する図。 第３の実施形態におけるパンニング時の折れ点変更処理のフローチャート。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態における防振制御装置のブロック図である。図１において、角速度計１１は撮像装置に加わる揺れを検出する振動ジャイロなどである。ハイパスフィルタ１２（処理手段）は角速度計１１から出力される角速度信号（揺れ信号）に重畳されたＤＣ成分や極低周波のノイズを減衰させるハイパス処理を行う。位相補償フィルタ１３はハイパスフィルタ１２による処理に起因する角速度信号の位相シフトを補償するが、その詳細は後述する。積分フィルタ１４（積分手段）はハイパスフィルタ１２から出力された角速度信号を積分して角度信号（積分処理された信号）に変換する。ブレ補正部１５は積分フィルタからの角度信号に基づいて、ブレを相殺するように駆動される。

なお、ブレ補正部１５は不図示の光学系内に納められ、駆動される事で光学系の光軸を偏向させるブレ補正光学機構や、駆動される事で結像位置を変更する撮像面駆動機構などがある。本発明ではどのようなブレ補正部であっても適用可能であるので、詳細の説明は省略する。また、実際には、積分フィルタ１４とブレ補正部１５の間には角度信号の利得を光学系の状態に合わせて調整する敏感度調整部や、ブレ補正部１５を駆動する駆動回路等が設けられているが、これらの構成は本発明と直接関係が無いので、詳細な説明は省略する。

次に、ハイパスフィルタ１２と位相補償フィルタ１３の構成について図２を参照して説明する。図２はハイパスフィルタ１２及び位相補償フィルタ１３の利得の周波数特性を模式的に表したボード線図であり、横軸は周波数（対数表記）、縦軸は利得（デシベル表記）を示している。

ハイパスフィルタ１２の周波数特性２１は、本第１の実施形態では、折点周波数が０．２Ｈｚとなるように折れ点２１ａを設けたものを使用している。なお、ハイパスフィルタ１２の折れ点２１ａの周波数（第１の折点周波数）は手ブレ周波数帯域３４のうち最も低い周波数３４ａよりも低い周波数であれば良い。このように、入力する角速度信号に、入力する角速度信号の周波数に応じた利得を掛けることにより、０．２Ｈｚより低い周波数の角速度信号は減衰される。図２に示すようなハイパスフィルタ１２の周波数特性により、角速度信号に重畳するＤＣ成分や０．２Ｈｚ以下の極低周波数成分によるブレ補正精度の劣化を防ぐ。

一方、位相補償フィルタ１３の周波数特性２２は、本第１の実施形態では、少なくとも２つの折れ点を有しており、本実施形態では、折点周波数が０．２Ｈｚとなるように折れ点２２ａを、折点周波数が０．４Ｈｚとなる周波数に折れ点２２ｂを有している。ちなみに、詳細は後述するが、２２ａは位相を遅らせるように利得の減少を開始する折れ点であり、２２ｂは位相の遅れを無くすように利得の減少を終了する折れ点である。

なお、本第１の実施形態では、撮像装置に加わる手ブレの周波数帯域を１Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度であるものとしている。図２と図３においては、予め定められた手ブレの周波数帯域のうち、最も低い周波数である１Ｈｚを３４ａ、最も高い周波数である１０Ｈｚを３４ｂで表す。図２では３４ａより高周波側が手ブレ周波数帯域である。また、位相補償フィルタ１３の周波数特性２２の折れ点２２ａは、ハイパスフィルタ１２の折れ点２１ａと手ブレ周波数帯域３４のうち最も低い周波数３４ａとの間に設けられていることになる。位相補償フィルタ１３の周波数特性２２の折れ点２２ｂに関しては、詳しくは後述するが、ハイパスフィルタ１２の折れ点２１ａの周波数よりも大きく、折れ点２２ａの周波数の１．５倍から３倍の周波数に設けられる。

図２に示す周波数特性を有する位相補償フィルタ１３を設けた事による効果を、図３を用いて説明する。図３は、図２のボード線図に示す利得の周波数特性を有するハイパスフィルタ１２及び位相補償フィルタ１３の位相の周波数特性を示したものであり、横軸は周波数（対数表記）、縦軸は位相変化（角度表記）である。

利得が変化する周波数帯域（本実施形態においては折れ点２１аの折点周波数０．２Ｈｚよりも低い周波数帯域）ではハイパスフィルタ１２による位相がシフトする。しかしながら、折れ点２１аの折点周波数０．２Ｈｚよりも高い周波数となり、周波数の変化に対して利得が一定になると、次第に位相のシフトは０度に収束していく。図３において、３１はハイパスフィルタ１２の位相特性であり、折れ点２１ａ（折点周波数が０．２Ｈｚ）における位相は４５度進んでいる。そして、手ブレ周波数帯域（ここでは、矢印３４が示す１Ｈｚから１０Ｈｚの範囲）において、例えば１Ｈｚでは位相が１１度程度進んでいる。このような位相変化による手ブレ補正の精度劣化について、図４を用いて説明する。

図４は手ブレを模式的に１Ｈｚの正弦波を表した図であり、横軸は経過時間、縦軸はぶれの量（角速度）を表している。

波形４１は角速度計１１に加わる実際の角速度の信号波形である。波形４２は、その角速度計１１からの角速度信号をハイパスフィルタ１２で処理し、ＤＣ成分や極低周波ノイズを除去した波形である。ここで波形４１と波形４２を比較すると波形に時間的ズレ４３が生じている。これが図３で示した位相１１度によるズレである。

波形４４は波形４１と波形４２との差であり、これが補正残りによる誤差となる。そのため補正残りによる誤差を少なくする為には、ハイパスフィルタ１２による処理前後の位相のズレを小さくすることが必要である。

図３に戻って、３２は位相補償フィルタ１３の位相特性を示しており、折れ点２２ａの折点周波数と折れ点２２ｂの折点周波数との間で、位相遅れが最大の１９度程度となっている。そして、予め定められた手ブレの周波数帯域のうち最も低い周波数である１Ｈｚにおいては１０度程度の遅れとなっている。１Ｈｚの手ぶれに着目すると、ハイパスフィルタ１２による位相進みが１１度程度、位相補償フィルタによる位相遅れが１０度程度となるので、互いに位相誤差を相殺する関係になる。

また、手ブレ周波数帯域３４における、ハイパスフィルタ１２の位相特性３１と位相補償フィルタ１３の位相特性３２のうち、予め定められた手ブレの周波数帯域のうち最も低い周波数３４ａよりも高い周波数帯域における位相特性を考える。ハイパスフィルタ１２の位相特性３１と位相補償フィルタ１３の位相特性３２は、３２ａ近辺での位相特性と、３１ａ近辺での位相特性が互いに略逆の特性となる。そのため、ハイパスフィルタ１２の位相特性３１と位相補償フィルタ１３の位相特性３２を合わせた位相特性３３は、手ブレ周波数帯域３４内では３３ａに示す様に、位相ズレを極めて少なくすることができる。

ここで、３１ａ近辺でのハイパスフィルタ１２の位相特性と、３２ａ近辺での位相補償フィルタ１３の位相特性が互いに逆になる理由を説明する。位相特性はフィルタの折点周波数と位相量を計測する周波数との比に基づく。例えばハイパスフィルタ１２の折点周波数が０．２Ｈｚ、位相量を知りたい周波数が１Ｈｚの場合にはその比に基づいて位相量が計算される。

ここで、位相補償フィルタ１３の位相遅れを開始させる折点周波数を０．２Ｈｚに設定すると、ハイパスフィルタ１２と合わせた位相特性の変化は、共に折点周波数が０．２Ｈｚの為、位相が合算されて倍になる。

一方、位相補償フィルタ１３の位相遅れを終了させるための折点周波数を０．４Ｈｚに設定すると１Ｈｚにおいては折点周波数０．２Ｈｚの位相遅れに対して、１Ｈｚと０．４Ｈｚの比の為、倍の位相変化が得られる。その為、折点周波数０．２Ｈｚの位相遅れが二つと折点周波数０．４Ｈｚの位相進みがひとつで相殺し合う事になる。

位相誤差を最も効果的に相殺するのは、上述したように位相補償フィルタ１３の位相遅れを開始させるための（低周波側）の折れ点２２ａをハイパスフィルタ１２の折れ点と一致させることである。そして、位相遅れを終了させるための（高周波側）の折れ点２２ｂを位相遅れを開始させるための折れ点の周波数の倍の周波数に設定する事である。しかしながら、パンニングや手ブレ以外の振動、ブレ補正時のメカニカルな摩擦などに対処する為にその設定ができない場合もある。

そこで、位相補償フィルタ１３の２つの折れ点２２ａ、２２ｂを様々に変化させ、ハイパスフィルタ１２との位相相殺効果を確認した。すると、位相補償フィルタ１３の位相遅れを開始させるための折れ点２２ａの折点周波数がハイパスフィルタ１２の折れ点２１ａの折点周波数に対して約倍或いは半分ずれていても効果がある。例えば、ハイパスフィルタ１２の折れ点２１ａの折点周波数が０．２Ｈｚの時、位相補償フィルタ１３の遅れ側折れ点２２ａの折点周波数は０．１Ｈｚから０．４Ｈｚの間に設定できる。

同様に、位相補償フィルタ１３の位相遅れを終了させるための折れ点２２ｂの折点周波数は位相遅れを開始させるための折れ点２２ａの折点周波数に対して１．５倍から３倍に設定しても効果がある。即ち、位相補償フィルタ１３の位相遅れを開始させるための折れ点２２ａの折点周波数を０．２Ｈｚにした時に、位相遅れを終了させるための折れ点２２ｂの折点周波数は０．３Ｈｚから０．６Ｈｚの間に設定できる。

以上説明した様に、本第１の実施形態では、ハイパスフィルタ１２の折れ点２１ａの折点周波数と手ブレ周波数帯域３４のうち最も低い周波数との間に位相補償フィルタ１３の折れ点を設ける。そしてハイパスフィルタ１２の折れ点２１ａの折点周波数と略同じ周波数に位相補償フィルタの位相遅れを開始させるための（低周波側）の折れ点２１ａを設定し、その略倍の周波数に位相遅れを終了させるための（高周波側）の折れ点２１ｂを設定している。

更に詳細には、ハイパスフィルタ１２の折れ点２１ａに対して、折れ点２１ａの折点周波数の半分の周波数から倍の周波数の間に位相補償フィルタの位相遅れを開始させるための折れ点２２ａを設定する。そして折れ点２１ａの折点周波数の１．５倍から３倍の周波数の間に位相遅れを終了させるための折れ点２２ｂを設定している。

上記の通り本第１の実施形態によれば、ハイパスフィルタによる位相誤差を位相補償フィルタで相殺することができるため、精度の高いブレ補正を行う事ができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は本発明の第２の実施形態における防振制御装置のブロック図である。なお、図１と同様の構成には同じ参照番号を付し、ここでは説明を省略する。図５において、５１は、積分フィルタ１４（積分手段）による積分処理に起因する角度信号（揺れ積分信号）の位相シフトを補償する位相補償フィルタ（位相補償手段、第２の位相補償手段）である。位相補償フィルタ５１は、積分フィルタ１４（積分手段、第２の処理手段）との間で、位相のズレを相殺している。

次に、位相補償フィルタ５１の構成について図６を参照して説明する。図６は積分フィルタ１４および位相補償フィルタ５１の利得の周波数特性を模式的に表したボード線図であり、横軸は周波数（対数表記）、縦軸は利得（デシベル表記）を示している。６１は積分フィルタ１４の周波数特性を表しており、本第２の実施形態では、折点周波数が０．２Ｈｚになるように折れ点６１ａを設けたものを使用している。なお、積分フィルタ１４の折れ点６１ａの周波数（第２の折点周波数）は手ブレ周波数帯域３４のうち最も低い周波数３４ａよりも低い周波数であれば良い。従って、０．２Ｈｚより高い周波数の角速度信号が積分される。ここで周波数に比例して信号が減衰する事を積分特性と呼んでいる。

位相補償フィルタ５１の周波数特性６２は、本第２の実施形態では、少なくとも２つの折れ点を有しており、折点周波数０．２Ｈｚに位相遅れを開始させるための折れ点６２ａ、折点周波数０．４Ｈｚに位相遅れを終了させるための折れ点６２ｂを有している。

なお、本第２の実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様に、撮像装置に加わる手ブレの周波数帯域を１Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度であるものとしている。図５と図６においては、予め定められた手ブレの周波数帯域のうち、最も低い周波数である１Ｈｚを３４ａ、最も高い周波数である１０Ｈｚを３４ｂで表す。図６では３４ａより高周波側が手ブレ周波数帯域である。また、位相補償フィルタ５１の周波数特性６２の折れ点６２ａは、積分フィルタ１４の折れ点６１ａと手ブレ周波数帯域３４のうち最も低い周波数３４ａとの間に設けられていることになる。位相補償フィルタ５１の周波数特性６２の折れ点６２ｂに関しては、詳しくは後述するが、積分フィルタ１４の折れ点６１ａの折点周波数と同じ若しくは大きく、折れ点６２ａの折点周波数の１．５倍から３倍の周波数に設けられる。

次に、図６に示す周波数特性を有する位相補償フィルタ５１を設けた事による効果を、図７を用いて説明する。図７は、図６のボード線図に示す利得の周波数特性を有する積分フィルタ１４及び位相補償フィルタ１３の位相の周波数特性を示したものであり、横軸は周波数（対数表記）、縦軸は位相変化（角度表記）である。

図７において、７１は積分フィルタ１４の位相特性である。積分フィルタ１４の理論的な積分特性は、元の信号（正弦波とする）に対して９０度遅れるが、図７に示す様に折れ点６１ａ（折点周波数が０．２Ｈｚ）における位相は４５度遅れ足りない。また、手ブレ周波数帯域（ここでは、矢印３４が示す１Ｈｚから１０Ｈｚの範囲）において、例えば１Ｈｚでは位相が１１度程度遅れ足りない。これによる手ブレ補正の精度劣化について、図８を用いて説明する。

図８は手ブレを模式的に１Ｈｚの正弦波で表した図であり、横軸は結果時間、縦軸はぶれの量（角速度）である。

波形８１は角速度計１１に加わる実際の角速度の信号波形である。波形８２はその角速度計１１からの角速度信号を積分フィルタ１４で積分し、角度に変換した波形である。角速度を角度に積分するので、理論的には位相は９０度遅れる筈であるが、実際には７９度程度の遅れになっている。波形８３は角速度計１１に加わる角速度を理論的に積分した波形であり、波形８２と比較すると時間的ズレ８５が生じている。これが図７で示した位相１１度によるズレである。

波形８４は波形８２と波形８３との差であり、これが補正残りの誤差となる。そのため補正残りによる誤差を少なくする為には、積分フィルタ１４による実際の積分結果と積分フィルタ１４による理論的な積分結果の位相のズレを小さくすることが必要である。

図７に戻って、７２は位相補償フィルタ５１の位相特性を示しており、折れ点６２ａの折点周波数と折れ点６２ｂの折点周波数との間で、位相遅れが最大の１９度程度となっている。そして、予め定められた手ブレの周波数帯域のうち最も低い周波数である１Ｈｚにおいては１０度程度の遅れとなっている。１Ｈｚの手ぶれに着目すると、積分フィルタ１４の遅れ足りない位相が１１度程度、位相補償フィルタ５１の位相遅れが１０度程度となるので、互いに位相誤差を相殺する関係になる。

また、手ブレ周波数帯域３４における、積分フィルタ１４の位相特性７１と位相補償フィルタ５１の位相特性７２の内、予め定められた手ブレの周波数帯域のうち最も低い周波数３４ａよりも高い周波数帯域における位相特性を考える。積分フィルタ１４の位相特性７１と位相補償フィルタ５１の位相特性７２は、７２ａ近辺での位相特性と、７１ａ近辺での位相特性が、互いに略逆の特性となる。そのため、積分フィルタ１４の位相特性７１と位相補償フィルタ５１の位相特性７２を合わせた位相特性７３は、手ブレ周波数帯域３４内では７３ａに示す様に、位相の遅れ不足を極めて少なくすることができる。

なお、７１ａ近辺での積分フィルタ１４の位相特性と、７２ａ近辺での位相補償フィルタ５１の位相特性が互いに逆になる理由は、第１の実施形態で上述した説明と同じである。

位相誤差を最も効果的に相殺するのは、上述したように位相補償フィルタ５１の位相遅れを開始させるための（低周波側）の折れ点６２ａを積分フィルタ１４の折れ点と一致させることである。そして、位相遅れを終了させるための（高周波側）折れ点６２ｂの折点周波数を、位相遅れを開始させるための折れ点６２ａの折点周波数の倍に設定する事である。しかしながら角速度計に重畳する低周波ノイズを増大させてしまう可能性もあり、上記設定ができない場合もある。

そこで、位相補償フィルタ５１の２つの折れ点６２ａ、６２ｂを様々に変化させ、積分フィルタ１４との位相相殺効果を確認した。すると、位相補償フィルタ５１の位相遅れを開始させるための折れ点６２ａの折点周波数が積分フィルタ１４の折れ点６１ａの折点周波数に対して約倍或いは半分ずれていても効果がある。例えば、積分フィルタ１４の折れ点６１ａの折点周波数が０．２Ｈｚの時、位相補償フィルタ５１の位相遅れを開始させるための折れ点６２ａの折点周波数は０．１Ｈｚから０．４Ｈｚの間に設定できる。

同様に位相補償フィルタ５１の位相遅れを終了させるための折れ点６２ｂは位相遅れを開始させるための折れ点６２ａの折点周波数に対して１．５倍から３倍に設定しても効果がある。即ち、位相補償フィルタ５１の位相遅れを開始させるための折れ点６２ａの折点周波数を０．２Ｈｚにした時に、位相遅れを終了させるための折れ点６２ｂの折点周波数は０．３Ｈｚから０．６Ｈｚの間に設定できる。

以上説明した様に、本第２の実施形態では、積分フィルタ１４の折れ点６１ａの折点周波数と手ブレ周波数帯域３４のうち最も低い周波数３４ａの間に位相補償フィルタ５１の折れ点を設ける。そして積分フィルタ１４の折れ点６１ａの折点周波数と略同じ周波数に位相補償フィルタの位相遅れを開始させるための（低周波側）折れ点６２ａを設定し、その折点周波数の略倍の周波数に位相遅れを終了させるための（高周波側）折れ点６２ｂを設定している。

更に詳細には、積分フィルタ１４の折点周波数６１ａに対して、折れ点６１ａの折点周波数の半分の周波数から倍の周波数の間に位相補償フィルタの位相遅れを開始させるための折れ点６２ａを設定する。そして折れ点６１ａの折点周波数の１．５倍から３倍の周波数の間に位相遅れを終了させるための折れ点６２ｂを設定している。

上記の通り本第２の実施形態によれば、積分フィルタによる位相誤差を位相補償フィルタで相殺することができるため、精度の高いブレ補正を行う事ができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図９は本発明の第３の実施形態における防振制御装置のブロック図である。図９に示す防振制御装置では、第１の実施形態で説明したハイパスフィルタ１２用の位相補償フィルタ１３（第１の位相補償手段）と、第２の実施形態で説明した積分フィルタ１４用の位相補償フィルタ５１（第２の位相補償手段）を組み合わせたものである。

ハイパスフィルタ１２及び積分フィルタ１４を用いる場合、手ぶれの状態に合わせて、図２に示す折れ点２１ａ及び図６に示す折れ点６１ａの折点周波数を変更することが行われる。例えば構図を変更する時や、動く被写体を追う撮影を行う（パンニング）時にはハイパスフィルタ１２の折点周波数を０．２Ｈｚから２Ｈｚに変更し、同様に積分フィルタ１４の折点周波数も０．２Ｈｚから２Ｈｚに変更する。

このように折点周波数を高周波側にすると機動性の高い性能にすることができる。しかしながら折点周波数を高周波にするという事はそれだけ手ぶれの周波数帯域の位相ズレを大きくする事になるので、手ぶれ補正性能は劣化してしまう。

そこで本第３の実施形態においては、ハイパスフィルタ１２及び積分フィルタ１４の折れ点を変更する時には、各々に対応する位相補償フィルタの折れ点も、ハイパスフィルタ１２、積分フィルタ１４の折れ点と関係を保ったまま変更する。

図１０（ａ）はハイパスフィルタ１２、図１０（ｂ）は積分フィルタ１４の折れ点が、それぞれ変更された後の状態をしており、ハイパスフィルタ１２、積分フィルタ１４の折点周波数が通常時の０．２Ｈｚから２Ｈｚに変更されている。この時、位相補償フィルタ１３、位相補償フィルタ５１の特性も位相遅れを開始するための折点周波数（低周波側）を２Ｈｚ、位相遅れを終了させるための折点周波数（高周波側）を４Ｈｚに変更して、位相の補償を行う。

図１１は第３の実施形態における各フィルタの折れ点変更の手順を示すフローチャートであり、この処理は、例えばカメラなどの撮像装置の主電源オンでスタートする。

先ず、Ｓ１１において、カメラのレリーズ釦半押し等による、撮影準備の指示があるまで待機する。撮影準備が指示されると、Ｓ１２で角速度計１１の作動を開始し、Ｓ１３でブレ補正部１５によるブレ補正駆動を開始する。

Ｓ１４では、パンニングが行われたか否かを判定する。例えば、角速度計１１の出力、或いはその積分出力が所定期間所定値を越えている場合にパンニングが行われていると判定する。S１４でパンニングが行われていると判定されるとＳ１５に進み、そうでなければＳ１７に進む。

Ｓ１５では、ハイパスフィルタ１２及び積分フィルタ１４の折れ点を、例えばパンニングが行われる前の折点周波数である０．２Ｈｚからパンニング中の折点周波数である２Ｈｚに変更する。続くＳ１６ではハイパスフィルタ１２及び積分フィルタ１４用の各位相補償フィルタ１３、５１の位相遅れを開始させるための折れ点を、例えばパンニングが行われる前の折点周波数である０．２Ｈｚからパンニング中の折点周波数である２Ｈｚに変更する。また、位相遅れを終了させるための折れ点をパンニングが行われる前の折点周波数である０．４Ｈｚからパンニング中の折点周波数である４Ｈｚに変更する。

一方、Ｓ１７では、パンニングが行われていないので、ハイパスフィルタ１２及び積分フィルタ１４の折点周波数を、例えば、０．２Ｈｚ（パンニングが行われる前の折点周波数）とする。つまり、パンニング中の折点周波数が２Ｈｚに設定されていた場合には、パンニング中の折点周波数である２Ｈｚからパンニングが終了した後の折点周波数である０．２Ｈｚに戻し、現状の折点周波数が０．２Ｈｚの場合にはそのままにする。続くＳ１８では、ハイパスフィルタ１２及び積分フィルタ１４用の各位相補償フィルタ１３、位相補償フィルタ５１の位相遅れを開始させるための折点周波数を、例えば、０．２Ｈｚとする。つまり、パンニング中に折点周波数が２Ｈｚに設定されていた場合には、パンニング中の折点周波数である２Ｈｚからパンニングが終了した後の折点周波数である０．２Ｈｚに戻し、現状が０．２Ｈｚの場合にはそのままにする。また、位相遅れを終了させるための折れ点の折点周波数を０．４Ｈｚに設定する。つまり、パンニング中に折点周波数が４Ｈｚに設定されていた場合には、パンニング中の折点周波数である４Ｈｚからパンニングが終了した後の折点周波数である０．４Ｈｚに戻し、現状の折点周波数が０．４Ｈｚの場合にはそのままにする。

Ｓ１９では、撮影準備指示が解除されたか否かを判定する。解除されていない場合にはＳ１４のパンニング判定に戻り、ブレ補正を継続する。

一方、撮影準備指示が解除されている場合には、Ｓ２０に進んでブレ補正を停止するとともに、角速度計の作動も停止し、Ｓ１１に戻る。

以上のように本第３の実施形態によれば、ハイパスフィルタ１２、積分フィルタ１４等の手ブレ信号処理フィルタの折れ点２１ａ、６１ａの折点周波数と手ブレ周波数帯域３４のうち最も低い周波数３４ａとの間に位相補償フィルタ１３、５１の折れ点を設ける。そして手ブレ信号処理フィルタの折れ点２１ａ、６１ａの折点周波数と略同じ周波数に位相補償フィルタの位相遅れを開始させるための（低周波側）の折れ点２２ａ、６２ａを設定している。さらに、その折点周波数の略倍の周波数に位相遅れを終了させるための（高周波側）の折れ点２２ｂ、６２ｂを設定している。

更に詳細には、ハイパスフィルタ１２及び積分フィルタ１４の折点周波数２１ａ、６１ａに対してその周波数の半分の周波数から２倍の周波数の間に、位相補償フィルタの位相遅れを開始させるための（低周波側）の折れ点２２ａ、６２ａを設定する。更に、その１．５倍から３倍の周波数の間に位相遅れを終了させるための（高周波側）の折れ点２２ｂ、６２ｂを設定する。

そしてハイパスフィルタ１２及び積分フィルタ１４の折れ点を変更する場合には、位相補償フィルタの折れ点も上述した互いの関係を保った状態で変更する。これによりハイパスフィルタ１２及び積分フィルタ１４による位相誤差を位相補償フィルタで相殺することができるため、精度の高いブレ補正を行う事ができる。なお、図１１では、パンニングが行われた場合に、ハイパスフィルタ１２及び積分フィルタ１４の折れ点の周波数を変更する場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、ズーム倍率等、他の撮影制御に応じて、変更しても良い。

また、上記第１から第３の実施形態では、防振制御装置をデジタルカメラ等の静止画を撮影する撮像装置に用いるものとして説明してきたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、動画撮影やデジタルビデオカメラ、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、携帯電話などにも広く適用することができる。

Claims (16)

1. 撮像装置に加わる、予め設定された周波数帯域の揺れを検出して補正する防振制御装置であって、
   前記撮像装置に加わる揺れを検出する揺れ検出手段と、
   前記揺れ検出手段から出力された揺れ信号に対して第１の折点周波数よりも低い周波数の揺れ信号を減衰する処理を行う処理手段と、
   前記処理手段によって処理された信号に対して、前記処理手段によって処理される前の信号の位相との位相ズレを補償する位相補償手段と、
   前記位相ズレが補償された前記揺れ信号に基づいて、前記撮像装置の揺れを補正する補正手段とを有し、
   前記位相補償手段は、前記処理手段によって生じた位相ズレを相殺するように、前記処理手段によって処理された信号に対して位相を変更することを特徴とする防振制御装置。
2. 前記位相補償手段は、前記第１の折点周波数と前記予め設定された周波数帯域のうち最も低い周波数との間に、前記処理手段によって処理された信号に対して位相の変更を開始させるための折点周波数が少なくとも１つ設定されていることを特徴とする請求項１に記載の防振制御装置。
3. 前記位相補償手段は、前記第１の折点周波数の半分から２倍の周波数の間に１つの折点周波数を設定すると共に、該設定された折点周波数の１．５倍から３倍の周波数に、該折点周波数とは別の、位相の変更を終了させるための折点周波数を設定することを特徴とする請求項２に記載の防振制御装置。
4. 前記位相補償手段は、前記第１の折点周波数に前記１つの折点周波数を設定すると共に、該設定された折点周波数の２倍の周波数に、該折点周波数とは別の、位相の変更を終了させるための折点周波数を設定することを特徴とする請求項３に記載の防振制御装置。
5. 撮像装置に加わる、予め設定された周波数帯域の揺れを検出して補正する防振制御装置であって、
   前記撮像装置に加わる揺れを検出する揺れ検出手段と、
   前記揺れ検出手段から出力された揺れ信号に対して第２の折点周波数よりも高い周波数の揺れ信号を積分処理する積分手段と、
   前記積分手段によって積分処理された信号に対して、前記積分手段によって処理された信号の理論的な位相との位相ズレを補償する位相補償手段と、
   前記位相ズレが補償された前記揺れ信号に基づいて、前記撮像装置の揺れを補正する補正手段とを有し、
   前記位相補償手段は、前記積分手段によって生じた位相ズレを相殺するように、前記積分手段によって積分処理された信号に対して位相を変更することを特徴とする防振制御装置。
6. 前記位相補償手段は、前記第１の折点周波数と前記予め設定された周波数帯域のうち最も低い周波数との間に、前記積分手段によって積分処理された信号に対して位相の変更を開始させるための折点周波数が少なくとも１つ設定されていることを特徴とする請求項５に記載の防振制御装置。
7. 前記位相補償手段は、前記第１の折点周波数の半分から２倍の周波数の間に１つの折点周波数を設定すると共に、該設定された折点周波数の１．５倍から３倍の周波数に、該折点周波数とは別の、位相の変更を終了させるための折点周波数を設定することを特徴とする請求項６に記載の防振制御装置。
8. 前記位相補償手段は、前記第１の折点周波数に前記１つの折点周波数を設定すると共に、該設定された折点周波数の２倍の周波数に、該折点周波数とは別の、位相の変更を終了させるための折点周波数を設定することを特徴とする請求項７に記載の防振制御装置。
9. 撮像装置に加わる、予め設定された周波数帯域の揺れを検出して補正する防振制御装置であって、
   前記撮像装置に加わる揺れを検出する揺れ検出手段と、
   前記揺れ検出手段から出力された揺れ信号に対して第１の折点周波数よりも低い周波数の揺れ信号を減衰する処理を行う処理手段と、
   前記処理手段によって処理された信号に対して、前記処理手段によって処理される前の信号の位相との位相ズレを補償する第１の位相補償手段と、
   前記揺れ検出手段から出力された揺れ信号に対して第２の折点周波数よりも高い周波数の揺れ信号を積分処理する積分手段と、
   前記積分手段によって積分処理された信号に対して、前記積分手段によって処理された信号の理論的な位相との位相ズレを補償する第２の位相補償手段と、
   前記第２の位相補償手段によって位相ズレが補償された前記積分処理された信号に基づいて、前記撮像装置の揺れを補正する補正手段とを有し、
   前記第１の折点周波数と前記第２の折点周波数は、前記予め設定された周波数帯域のうち最も低い周波数よりも低い周波数に設定され、
   前記第１の位相補償手段は、前記処理手段によって生じた位相ズレを相殺するように、前記処理手段によって処理された信号に対して位相を変更し、
   前記第２の位相補償手段は、前記積分手段によって生じた位相ズレを相殺するように、前記積分手段によって処理された信号に対して位相を変更することを特徴とする防振制御装置。
10. 前記第１の位相補償手段は、前記第１の折点周波数と前記予め設定された周波数帯域のうち最も低い周波数との間に、前記処理手段によって処理された信号に対して位相の変更を開始させるための折点周波数が少なくとも１つ設定され、
    前記第２の位相補償手段は、前記第２の折点周波数と前記予め設定された周波数帯域のうち最も低い周波数との間に、前記積分手段によって積分処理された信号に対して位相の変更を開始させるための折点周波数が少なくとも１つ設定されていることを特徴とされていることを特徴とする請求項９に記載の防振制御装置。
11. 前記第１の位相補償手段は、前記第１の折点周波数の半分から２倍の周波数の間に１つの折点周波数を設定すると共に、該設定された折点周波数の１．５倍から３倍の周波数に、該折点周波数とは別の折点周波数を設定し、
    前記第２の位相補償手段は、前記第１の折点周波数の半分から２倍の周波数の間に１つの折点周波数を設定すると共に、該設定された折点周波数の１．５倍から３倍の周波数に、該折点周波数とは別の折点周波数を設定することを特徴とする請求項１０に記載の防振制御装置。
12. 前記第１の折点周波数に、前記第１の折点周波数に前記１つの折点周波数を設定すると共に、該設定された折点周波数の２倍の周波数に、該折点周波数とは別の折点周波数を設定し、
    前記第２の折点周波数に、前記第１の折点周波数に前記１つの折点周波数を設定すると共に、該設定された折点周波数の２倍の周波数に、該折点周波数とは別の折点周波数を設定することを特徴とする請求項１１に記載の防振制御装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の防振制御装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
14. 撮像装置に加わる、予め設定された周波数帯域の揺れを検出して補正する防振制御方法であって、
    前記撮像装置に加わる揺れを検出する揺れ検出ステップと、
    前記揺れ検出ステップで出力された揺れ信号に対して第１の折点周波数よりも低い周波数の揺れ信号を減衰する処理を行う処理ステップと、
    前記処理ステップで処理された信号に対して、前記処理ステップで処理される前の信号の位相との位相ズレを補償する位相補償ステップと、
    前記位相ズレが補償された前記揺れ信号に基づいて、前記撮像装置の揺れを補正する補正ステップとを有し、
    前記位相補償ステップでは、前記処理ステップで生じた位相ズレを相殺するように、前記処理ステップで処理された信号に対して位相を変更することを特徴とする防振制御方法。
15. 撮像装置に加わる、予め設定された周波数帯域の揺れを検出して補正する防振制御方法であって、
    前記撮像装置に加わる揺れを検出する揺れ検出ステップと、
    前記揺れ検出ステップで出力された揺れ信号に対して第２の折点周波数よりも高い周波数の揺れ信号を積分処理する積分ステップと、
    前記積分ステップで積分処理された信号に対して、前記積分ステップで処理された信号の理論的な位相との位相ズレを補償する位相補償ステップと、
    前記位相ズレが補償された前記揺れ信号に基づいて、前記撮像装置の揺れを補正する補正ステップとを有し、
    前記位相補償ステップでは、前記積分ステップで生じた位相ズレを相殺するように、前記積分ステップで処理された信号に対して位相を変更することを特徴とする防振制御方法。
16. 撮像装置に加わる、予め設定された周波数帯域の揺れを検出して補正する防振制御方法であって、
    前記撮像装置に加わる揺れを検出する揺れ検出ステップと、
    前記揺れ検出ステップで出力された揺れ信号に対して第１の折点周波数よりも低い周波数の揺れ信号を減衰する処理を行う処理ステップと、
    前記処理ステップで処理された信号に対して、前記処理ステップで処理される前の信号の位相との位相ズレを補償する第１の位相補償ステップと、
    前記揺れ検出ステップで出力された揺れ信号に対して第２の折点周波数よりも高い周波数の揺れ信号を積分処理する積分ステップと、
    前記積分ステップで積分処理された信号に対して、前記積分ステップで処理された信号の理論的な位相との位相ズレを補償する第２の位相補償ステップと、
    前記第２の位相補償ステップで位相ズレが補償された前記積分処理された信号に基づいて、前記撮像装置の揺れを補正する補正ステップとを有し、
    前記第１の折点周波数と前記第２の折点周波数は、前記予め設定された周波数帯域のうち最も低い周波数よりも低い周波数に設定され、
    前記第１の位相補償ステップでは、前記処理ステップで生じた位相ズレを相殺するように、前記処理ステップで処理された信号に対して位相を変更し、
    前記第２の位相補償ステップでは、前記積分ステップで生じた位相ズレを相殺するように、前記積分ステップで積分処理された信号に対して位相を変更することを特徴とする防振制御方法。

Images