JP2012189924A - 動き検出装置とこれを有する撮像装置、カメラシステム、カメラ本体及び交換レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】積分演算の精度と収束特性を両立した動き検出装置とこれを有する撮像装置、カメラシステム、カメラ本体及び交換レンズを提供する。
【解決手段】制御回路３０６は、報知信号ｅから手ぶれ以外の動きの開始と終了を検出する。制御回路３０６は、報知信号ｅに基づいて、１）手ぶれ以外の動きが開始されるまでは積分器（１）３０３が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御し、２）手ぶれ以外の動きが開始されてから手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過するまでは積分器（２）３０４が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御するとともに積分器（２）３０４が出力する角度信号を積分器（１）３０３の初期値とし、３）手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過したあとは積分器（１）３０３が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮影者の手ぶれを検出する動き検出装置とこれを有する撮像装置、カメラシステム、カメラ本体及び交換レンズに関し、特には、積分演算の精度と収束特性を両立した動き検出装置とこれを有する撮像装置、カメラシステム、カメラ本体及び交換レンズに関するものである。

撮影者の手ぶれを検出する動き検出装置においては、ジャイロなどの動き検出手段が出力する角速度信号を積分器などの積分手段によって積分して角度信号をえる。この角度信号に基づいて、光学系内の可動レンズを移動させたり、撮像素子を移動させたりすることによって、撮影者の手ぶれを補正する。

撮像装置の動きとして、撮影者の意図しない手ぶれと撮影者が意図的に行うパンニングや流し撮りなどの構図変更の動きがある。撮影者の意図しない手ぶれを検出する手ぶれ検出装置とこれを有する撮像装置が実用化されている。しかし、従来の手ぶれ検出装置とこれを有する撮像装置では、撮影者が意図的に行うパンニングや流し撮りなどの構図変更においても、これらを撮影者の意図しない手ぶれとして取り扱うので、撮影者に違和感を覚えさせることがあった。

この問題を解決した振れ検出装置が、特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の振れ検出装置は、振れ検出手段から出力される電気信号を積分する第１の積分手段と、前記第１の積分手段の出力を積分する第２の積分手段と、所定のタイミングから所定時間経過後の前記第２の積分手段の出力を用いて、前記第１の積分手段の出力を補正する補正手段とを備える。これによって、振れ補正性能の低下を防止又は抑制することができる。

特開２００７−１９６８６号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、積分演算の精度と収束特性を両立することは困難であった。本発明は、前記課題を解決し、積分演算の精度と収束特性を両立した動き検出装置とこれを有する撮像装置、カメラシステム、カメラ本体及び交換レンズを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の動き検出装置は、自身の動きに応じた角速度信号を出力する動き検出手段と、前記角速度信号を積分して角度信号を出力する第１、第２の積分手段と、前記角速度信号に基づいて手ぶれ以外の動きの開始及び終了を示す報知信号を生成する報知信号生成手段と、前記報知信号に基づいて、１）手ぶれ以外の動きが開始されるまでは前記第１の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御し、２）手ぶれ以外の動きが開始されてから手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過するまでは前記第２の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御するとともに前記第２の積分手段が出力する角度信号を前記第１の積分手段の初期値とし、３）手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過したあとは前記第１の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御する制御手段と、を備え、前記第２の積分手段のカットオフ周波数は、前記第１の積分手段のカットオフ周波数よりも高い、ことを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、前記動き検出装置を有する、ことを特徴とする。

また、本発明の交換レンズは、前記動き検出装置を有する、ことを特徴とする。

また、本発明のカメラシステムは、カメラ本体と交換レンズから構成されるカメラシステムであって、前記交換レンズは、自身の動きに応じた角速度信号を出力する動き検出手段、を備え、前記カメラ本体は、前記角速度信号を積分して角度信号を出力する第１、第２の積分手段と、前記角速度信号に基づいて手ぶれ以外の動きの開始及び終了を示す報知信号を生成する報知信号生成手段と、前記報知信号に基づいて、１）手ぶれ以外の動きが開始されるまでは前記第１の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御し、２）手ぶれ以外の動きが開始されてから手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過するまでは前記第２の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御するとともに前記第２の積分手段が出力する角度信号を前記第１の積分手段の初期値とし、３）手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過したあとは前記第１の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御する制御手段と、を備え、前記第２の積分手段のカットオフ周波数は、前記第１の積分手段のカットオフ周波数よりも高い、ことを特徴とする。

また、本発明のカメラ本体は、前記カメラシステムに使用可能なカメラ本体である。

以上のように、本発明によれば、手ぶれ以外の動きが開始されてから手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過するまでは、カットオフ周波数の高い第２の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御するとともに第２の積分手段が出力する角度信号を第１の積分手段の初期値とし、手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過したあとは、第１の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御するので、積分演算の精度と収束特性を両立した動き検出装置とこれを有する撮像装置、カメラシステム、カメラ本体及び交換レンズを提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施例である動き検出装置の構成を示すブロック図 動き検出装置の各部の信号波形を示す第1の波形図 動き検出装置の各部の信号波形を示す第２の波形図 動き検出装置の各部の信号波形を示す第３の波形図 報知信号生成手段の各部の信号波形を示す波形図 報知信号を示す第１の波形図 報知信号を示す第２の波形図 積分器のゲインの周波数特性を示すイメージ図 積分器のブロック図 積分器（１）（２）の動作シーケンスを示す図 実施形態２によるデジタルスチルカメラの構成を示すブロック図 実施形態３による交換レンズの概略図 実施形態４によるカメラシステムの概略図

（実施の形態１）
（１．構成）
（１ 動き検出手段）
図１は、本発明の実施例である動き検出装置の構成を示すブロック図である。本発明の動き検出手段の一例であるジャイロ１００は、撮像装置の動きを検出して動き検出信号ａを出力する。動き検出信号ａは、角速度信号である。ジャイロ１００が出力する動き検出信号ａは、アナログ信号処理ＬＳＩ内２００内のＨＰＦ２０１とＢＰＦ２０５に送られる。

（２．１ 動き検出装置−アナログ信号処理−）
アナログ信号処理ＬＳＩ２００に送られた動き検出信号ａは、ＨＰＦ（ハイ・パス・フィルタ）２０１で低周波数成分を遮断され、ＡＭＰ（増幅器）２０２で増幅された後、ＬＰＦ（ロー・パス・フィルタ）２０３で高周波数成分を遮断される。

ジャイロ１００が出力する動き検出信号ａは温度変化や経時変化による直流ドリフトがあるので、ＨＰＦ２０１でこれらの低周波数成分を遮断する。直流精度の高いジャイロを使用する場合は、ＨＰＦ２０１を削除することができる。ジャイロ１００が出力する動き検出信号ａの振幅はデジタル信号処理ＬＳＩ３００内のＡＤＣ（ＡＤコンバータ）３０１の電圧検知分解能に対して小さいので、ＡＭＰ２０２で増幅する。撮影者の手ぶれの周波数成分は高々２０Ｈｚ程度なので、ＬＰＦ２０３でノイズとなる高周波数成分を遮断する。ノイズが問題とならない場合は、ＬＰＦ２０３を削除することができる。

動き検出信号ａの直流ドリフトによる低周波数成分をＨＰＦ２０１で遮断してからＡＭＰ２０２に入力しないとＡＭＰ２０２の出力が飽和することがある。一方、ＬＰＦ２０３の挿入位置は、どこでも構わない。

以上のアナログ信号処理が施された動き検出信号ａは、動き検出信号ｂとして、デジタル信号処理ＬＳＩ３００内のＡＤＣ３０１に送られる。

（２．２ 動き検出装置−デジタル信号処理−）
デジタル信号処理ＬＳＩ３００に送られた動き検出信号ｂは、ＡＤＣ３０１でデジタル化され、ＨＰＦ３０２で低周波数成分を遮断された後、積分器（１）３０３、積分器（２）３０４で積分される。ここで、積分器（２）３０４のカットオフ周波数は、積分器（１）３０３のカットオフ周波数よりも高い。

一般に、入力の周波数が低いほど積分器（１）３０３、積分器（２）３０４のゲインは高くなるので、積分器（１）３０３、積分器（２）３０４の出力が飽和しないように、ＨＰＦ３０２で低周波数成分を遮断することで低周波数のゲインを制限し積分器（１）３０３、積分器（２）３０４の出力の飽和を防ぐ。積分器（１）３０３、積分器（２）３０４は、ジャイロ１００が出力する角速度信号である動き検出信号ａ、ｂを角度信号である補正信号ｃに変換する。

積分器（１）３０３、積分器（２）３０４の出力は、スイッチ３０８に送られる。スイッチ３０８は、制御回路３０６からの指示にしたがって、積分器（１）３０３の出力と積分器（２）３０４の出力のいずれを補正信号ｃとするかを選択的に切り換える。また、積分器（２）３０４の出力は、一定の条件の下、積分器（１）３０３の初期値とされる。

以上のデジタル信号処理が施された動き検出信号ｂは、補正信号ｃとして、出力端子４００に送られる。

（２．３ 動き検出装置−信号波形−）
図２は、動き検出装置の各部の信号波形を示す第1の波形図である。横軸は時間、縦軸は電圧である。上段は動き検出信号ａの信号波形、中段は動き検出信号ｂの信号波形、下段は補正信号ｃの信号波形である。スイッチ３０８は、積分器（１）３０３の出力が補正信号ｃとなるように接続されている。

時刻ｔ１までの期間は、すべての信号に撮影者の手ぶれによる微小な振動が観測される。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間は、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行ったので、動き検出信号ａが大きく変化している。動き検出信号ｂは、ＡＭＰ２０２の出力が飽和したために飽和している。補正信号ｃも、積分器（１）３０３の出力が飽和したために飽和している。時刻ｔ２以降の期間は、撮影者の意図的な構図変更が終了したので、動き検出信号ａには時刻ｔ１までと同様に撮影者の手ぶれによる微小な振動が観測される。動き検出信号ｂには、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間でＡＭＰ２０２の出力が飽和した影響によって破線Ａに示す直流ドリフトを伴った状態で撮影者の手ぶれによる微小な振動が観測される。補正信号ｃは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間で積分器（１）３０３の出力が飽和したことと、動き検出信号ｂが破線Ａに示す直流ドリフトを伴っていることの影響によって相当の期間が経過しないと時刻ｔ１までの期間と同じ状態に復帰しない。

つまり、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行った後には、相当の期間が経過しないと補正信号ｃが構図変更を行う前と同じ状態に復帰しない。

ここで、例えばＨＰＦ２０１の遮断周波数を高周波数側に設定しておけば、補正信号ｃが飽和状態から構図変更を行う前と同じ状態に復帰するまでの期間を短縮できるが、ＨＰＦ２０１の周波数特性の影響で、手ぶれとして検出したい数Ｈｚ程度の信号に対して、振幅の減衰・位相の変化という悪影響が生じ、精度良く手ぶれを検出できなくなる。

動き検出装置を有する撮像装置は、補正信号ｃによって検出された撮影者の手ぶれを打ち消す方向に、光学系内の手ぶれ補正レンズ（群）または撮像素子を駆動することによって撮影者の手ぶれを補正する。動き検出装置を有する交換レンズは、補正信号ｃによって検出された撮影者の手ぶれを打ち消す方向に、光学系内の手ぶれ補正レンズ（群）を駆動することによって撮影者の手ぶれを補正する。動き検出装置を有するカメラシステムは、補正信号ｃによって検出された撮影者の手ぶれを打ち消す方向に、交換レンズの光学系内の手ぶれ補正レンズ（群）またはカメラ本体の撮像素子を駆動することによって撮影者の手ぶれを補正する。したがって、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行ったときに、撮影者に違和感を覚えさせることがある。

図３は、動き検出装置の各部の信号波形を示す第２の波形図である。横軸は時間であり、単位は秒である。上段は撮影者の手ぶれの信号波形であり縦軸は角度である。中段は動き検出信号ａまたはｂの信号波形であり縦軸は角速度である。下段は補正信号ｃの信号波形であり縦軸は角度である。スイッチ３０８は、積分器（１）３０３の出力が補正信号ｃとなるように接続されている。撮影者の意図的な構図変更が終了した時刻を０秒としている。

図２においては、撮影者の意図的な構図変更が終了した時刻ｔ２以降の期間は、補正信号ｃは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間で積分器（１）３０３の出力が飽和したことと、動き検出信号ｂが破線Ａに示す直流ドリフトを伴っていることの影響によって相当の期間が経過しないと時刻ｔ１までの期間と同じ状態に復帰しなかった。図３は、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行っている期間において、積分器（１）３０３に対して動作を停止するように指示した場合の動作を示している。

そうであったとしても、補正信号ｃは、破線Bで示すように０秒から３０秒程度まで直流ドリフトを伴っている。制御回路３０６が、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行っている期間において、積分器（１）３０３に対して動作を停止するように指示したとすると、撮影者の意図的な構図変更が終了したときに、積分器（１）３０３は、通常、初期値０°から動作を再開することになる。これが補正信号ｃの直流ドリフトの原因となる。

理想的には、時刻０秒における撮影者の手ぶれの角度と時刻０秒において積分器（１）３０３が動作を再開するときの初期値が同じになるようにすればよい。この様子を図４に示す。図４は、動き検出装置の各部の信号波形を示す第３の波形図である。横軸及び上段、中段、下段それぞれの縦軸は、図３と同じである。また、上段は撮影者の手ぶれの信号波形であり図３と同じである。中段は動き検出信号ａまたはｂの信号波形であり図３と同じである。下段は補正信号ｃの信号波形であり、時刻０秒におけるその初期値は、図３において０°であったのに対して、図４においては上段の撮影者の手ぶれの信号波形の時刻０秒の角度と同じ１００度程度になっている。これによって、補正信号ｃは、直流ドリフトを伴わない。

しかしながら、撮影者の手ぶれの信号波形の時刻０秒における角度を知ることは実質的に不可能であるから、何らかの手立てが必要になる。その手立てについて説明する前に、撮影者が意図的に行なうパンニングや流し撮りなどの構図変更の開始と終了を報知する報知信号生成手段の実施例について説明する。

（３． 報知信号生成手段）
再び図１を用いて、報知信号生成手段の処理について説明する。アナログ信号処理ＬＳＩ２００に送られた動き検出信号ａは、BＰＦ（バンド・パス・フィルタ）２０５で低周波数成分と高周波数成分を遮断され、ＡＭＰ２０６で増幅される。ここで、ＢＰＦ２０５の換わりに微分器やＨＰＦを使用することもできる。

撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行ったときの動き検出信号ａの周波数成分は、撮影者の手ぶれの周波数成分よりも低いので、手ぶれの周波数成分である高周波数成分をＢＰＦ２０５で遮断する。

次に、図５を用いて、動き検出信号ａの低周波数成分をＢＰＦ２０５で遮断する理由について説明する。図５は、報知信号生成手段の各部の信号波形を示す波形図である。横軸は時間、縦軸は電圧である。上段は動き検出信号ａの信号波形、下段は報知信号ｄ（図１参照）の信号波形である。図５では、撮影者の手ぶれによる微小な振動は図示していない。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間で撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行ったので、図２と同様に動き検出信号ａが大きく変化している。報知信号ｄは、ＢＰＦ２０５の低周波数成分遮断機能によって動き検出信号ａの変化点近傍（時刻ｔ１の直後と時刻ｔ２の直前）でインパルス状に変化する。報知信号ｄのインパルス状の変化を用いて、撮影者が意図的に行なうパンニングや流し撮りなどの構図変更の開始と終了を検出する。

以上のアナログ信号処理が施された報知信号ｄは、デジタル信号処理ＬＳＩ３００内のＡＤＣ３０５に送られる。ＡＤＣ３０５は、報知信号ｄをデジタル化した報知信号ｅを制御回路３０６に送る。

尚、ＢＰＦ２０５は、ＡＤＣ３０１で取得したデジタルデータが所望の周波数帯域の信号成分を含んでいる場合には、このデジタルデータに対してＢＰＦ処理を施すことで実現することもできる。

（４． 制御手段）
再び図１を用いて、制御手段の処理について説明する。デジタル信号処理ＬＳＩ３００に送られた報知信号ｄは、ＡＤＣ３０５でデジタル化され、報知信号ｅとして、制御回路３０６に送られる。

制御回路３０６は、報知信号ｅから撮影者が意図的に行なうパンニングや流し撮りなどの構図変更（以下、「手ぶれ以外の動き」と記載する場合がある。）の開始と終了を検出する。制御回路３０６は、報知信号ｅに基づいて、１）手ぶれ以外の動きが開始されるまでは積分器（１）３０３が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御し、２）手ぶれ以外の動きが開始されてから手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過するまでは積分器（２）３０４が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御するとともに積分器（２）３０４が出力する角度信号を積分器（１）３０３の初期値とし、３）手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過したあとは積分器（１）３０３が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御する。

制御回路３０６が報知信号ｅから撮影者が意図的に行なうパンニングや流し撮りなどの構図変更の開始と終了を検出する方法として、二つの方法を説明する。

まず、図６を参照しながら第１の方法を説明する。図６は、報知信号ｅを示す第１の波形図である。横軸は時間、縦軸は電圧である。第１の方法では、報知信号ｅが第１の閾値−Ｖｓを下回ると手ぶれ以外の動きの開始を検出する（時刻ｔ３）。また、報知信号ｅが第２の閾値Ｖｓを上回ると手ぶれ以外の動きの終了を検出する（時刻ｔ４）。

次に、図７を参照しながら第２の方法を説明する。図７は、報知信号ｅを示す第２の波形図である。横軸は時間、縦軸は電圧である。第２の方法では、第１の方法と同様に報知信号ｅが第１の閾値−Ｖｓを下回ると手ぶれ以外の動きの開始を検出する（時刻ｔ３）。一方、報知信号ｅが所定の範囲±Ｖｅに所定の時間ｔｅが経過するまで留まると手ぶれ以外の動きの終了を検出する（時刻ｔ５）。

第１の閾値−Ｖｓ、第２の閾値Ｖｓは、ゼロレベル電圧のばらつきに撮影者の通常の手ぶれによる微小な振動によって発生する電圧振幅の２．５倍程度を加えた値に設定するのがよい。本実施の形態では、ゼロレベル電圧のばらつきを０．０２５Ｖ、撮影者の通常の手ぶれによる微小な振動によって発生する電圧振幅を０．２５Ｖとして、Ｖｓ＝０．０２５＋０．２５×２．５＝０．６５（Ｖ）としている。

また、所定の範囲±Ｖｅは、ゼロレベル電圧のばらつきに撮影者の通常の手ぶれによる微小な振動によって発生する電圧振幅を加えた値に設定するのがよい。本実施の形態では、ゼロレベル電圧のばらつきを０．０２５Ｖ、撮影者の通常の手ぶれによる微小な振動によって発生する電圧振幅を０．２５Ｖとして、Ｖｅ＝０．０２５＋０．２５＝０．２７５（Ｖ）としている。所定の時間ｔｅは、報知信号ｅが撮影者の意図的な構図変更の途中に一度ゼロ点をクロスすると撮影者の意図的な構図変更が終了したと誤検出するのを防ぐため、ＢＰＦ２０５の特性を考慮して設定するのがよい。本実施の形態では、ｔｅ＝６０ｍｓとしている。

第１の方法は、より簡易に手ぶれ以外の動きの終了を検出することができる。一方、第２の方法は、実際に手ぶれ以外の動きが終了した後に手ぶれ以外の動きの終了を検出することができる。

デジタル信号処理ＬＳＩ３００は、ＡＤＣ３０１とＨＰＦ３０２の間に直流成分除去手段を備える。ＨＰＦ２０１にてアナログ信号レベルで直流成分の除去が行われているが、アナログ回路の温度特性によるＤＣレベルの変動や、動き検出手段であるジャイロセンサ１００の出力ドリフトが発生するため、積分演算を行う直前で、直流成分を除去する必要がある。直流成分除去手段は、ＬＰＦ３０７と減算器３０９を備える。ＬＰＦ３０７は、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂの高周波数成分を遮断する。減算器３０９は、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂからＬＰＦ３０７の出力を減算する。減算器３０９の出力には、直流成分が除去された、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂが得られる。

（５．１ 積分器−伝達関数−）
図８は、積分器（１）３０３、積分器（２）３０４のゲインの周波数特性を示すイメージ図である。図８（ａ）（ｂ）（ｃ）において、横方向は周波数を示し、右に行くほど周波数が高くなる。また、縦方向はゲインを示し、上に行くほどゲインが高くなる。積分器のゲインの周波数特性の理論的なイメージは、図８（ｂ）のようになる。しかし、これでは、０Ｈｚでのゲインが無限大になる。そこで、図８（ａ）に示す周波数特性を加えて、低周波数領域のゲインをクリップする不完全積分の構成（図８（ｃ））を用いるのが一般的である。これは、積分器（１）３０３、積分器（２）３０４ともに同じである。

ここで、図８（ａ）の伝達関数は、式（１）となり、図８（ｂ）の伝達関数は、式（２）となる。

したがって、図８（ｃ）で示される積分器（１）３０３、積分器（２）３０４の伝達関数は、式（３）となる。

ただし、本実施の形態による積分器（１）３０３、積分器（２）３０４は、デジタル回路で構成されているので、式（３）をＺ変換して、離散化された伝達関数に直すと式（４）となる。

離散系のサンプリング周期Ｔｓは、離散系のサンプリング周波数が撮影者の手ぶれの周波数成分よりも十分に高くなるように設定すればよい。撮影者の手ぶれの周波数成分は高々２０Ｈｚ程度なので、離散系のサンプリング周波数を１ｋＨｚとすると、離散系のサンプリング周期Ｔｓは１ｍｓとなる。

積分器（１）３０３、積分器（２）３０４ともに式（４）の離散化された伝達関数であらわされる。積分ゲインＫｉ、積分定数αを変更することによって積分器（１）３０３、積分器（２）３０４のカットオフ周波数ｆｃを適切に設定することができる。すなわち、積分器（２）３０４のカットオフ周波数を積分器（１）３０３のカットオフ周波数よりも高く設定することができる。本実施の形態において、積分器（１）３０３のカットオフ周波数は、０．０１Ｈｚであり、積分器（２）３０４のカットオフ周波数は、０．１Ｈｚである。

（５．２ 積分器−詳細−）
図９は、積分器（１）３０３、積分器（２）３０４のブロック図である。１）手ぶれ以外の動きが開始されるまでは積分器（１）３０３が出力する角度信号が補正信号ｃとなる。このとき、制御回路３０６は、二つのセレクタの０側の入力を選択している。２）手ぶれ以外の動きが開始されてから手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過するまでは積分器（２）３０４が出力する角度信号が補正信号ｃとなる。また、積分器（２）３０４が出力する角度信号を積分器（１）３０３の初期値とする。このとき、制御回路３０６は、二つのセレクタの１側の入力を選択している。３）手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過したあとは積分器（１）３０３が出力する角度信号が補正信号ｃとなる。このとき、制御回路３０６は、二つのセレクタの０側の入力を選択している。

（５．３ 積分器−動作シーケンス−）
図１０は、積分器（１）３０３、積分器（２）３０４の動作シーケンスを示す図である。外乱検知信号は、報知信号ｅに基づいて、手ぶれ以外の動きが開始されてから手ぶれ以外の動きが終了するまでの間、Ｈレベルとなる。二つのセレクタは、１）手ぶれ以外の動きが開始されるまでは０側の入力を選択している。２）手ぶれ以外の動きが開始されてから手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過するまでは１側の入力を選択している。本実施の形態において、所定の時間は、１ｓ〜２ｓである。３）手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過したあとは０側の入力を選択している。制御回路３０６は、積分器（１）３０３の積分定数α１、積分器（２）３０４の積分定数α２を図１０のように制御する。

このような動作シーケンスとすることで、手ぶれ以外の動きが終了した時刻ｔ１からｔ２までの間は、積分器（２）３０４を比較的高いカットオフ周波数設定で動作させ積分演算を高速に収束させ、時刻ｔ２以降は積分器（２）３０４での積分演算値を初期値とした積分器（１）３０３を低いカットオフ周波数設定で動作させることで高精度に積分演算を実現することができる。

（実施の形態２）
次に、撮像装置の実施形態を説明する。本実施の形態による撮像装置は、デジタルスチルカメラである。

図１１は、本実施の形態によるデジタルスチルカメラ５００の構成を示すブロック図である。デジタルスチルカメラ５００は、実施の形態１にかかる動き検出装置と同じ機能を、ジャイロ１００および動き検出部５０６ｃによって実現している。

動き検出部５０６ｃは、図１に示すアナログ信号処理ＬＳＩ２００およびデジタル信号処理ＬＳＩ３００を備えている。デジタルスチルカメラ５００は、実施の形態１による動き検出装置と同じ動作を行って補正信号ｃを生成し、補正信号ｃを用いて手ぶれを補正することが可能である。具体的には、デジタルスチルカメラ５００は、動き検出信号ａによって特定される撮影者の手ぶれを打ち消す方向に、光学系５０１内の手ぶれ補正レンズ５０１ａを駆動する。これによって、撮影者の手ぶれを補正することができる。

動き検出部５０６ｃは、報知信号ｅから撮影者が意図的に行なうパンニングや流し撮りなどの構図変更の開始と終了を検出する。制御回路３０６は、報知信号ｅに基づいて、１）手ぶれ以外の動きが開始されるまでは積分器（１）３０３が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御し、２）手ぶれ以外の動きが開始されてから手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過するまでは積分器（２）３０４が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御するとともに積分器（２）３０４が出力する角度信号を積分器（１）３０３の初期値とし、３）手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過したあとは積分器（１）３０３が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御する。これによって、積分演算の精度と収束特性を両立した動き検出装置を有するデジタルスチルカメラ５００を提供することができる。

図１１に示すデジタルスチルカメラ５００は、ジャイロ１００と、光学系５０１と、ＣＣＤ５０２と、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）５０３と、バス５０４と、ＳＤＲＡＭ５０５と、信号処理ＬＳＩ５０６と、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）５０７と、シャッタ釦５０８とを有している。

光学系５０１は、被写体の像をＣＣＤ５０２上に結像する。光学系５０１は、複数のレンズ群で構成されており、手ぶれ補正レンズ５０１ａを含む。手ぶれ補正レンズ５０１ａは、光学系５０１内で光軸５０１ｂと垂直な平面内を移動することによって、手ぶれによって生じたデジタルスチルカメラ５００の動きを打ち消す。

ＣＣＤ５０２は、撮像素子であり、結像した被写体の画像信号を出力する。ＡＦＥ５０３は、ＣＣＤ５０２の出力する画像信号（アナログ信号）をデジタル信号である画像データに変換して、バス５０４を経由してＳＤＲＡＭ５０５に格納する。

信号処理ＬＳＩ５０６は、ＣＰＵ５０６ａ、信号処理部５０６ｂ、及び、動き検出部５０６ｃを備えている。動き検出部５０６ｃは、実施の形態１による動き検出装置の機能のうち、ジャイロ１００を除く機能を有している。以下では、動き検出装置に関連して説明した機能の説明は省略する。

ＣＰＵ５０６ａは、デジタルスチルカメラ５００全体の制御を行う。信号処理部５０６ｂは、ＡＦＥ５０３によってＳＤＲＡＭ５０５に格納された画像データを、ＬＣＤ５０７での表示に適した表示データに変換してＬＣＤ５０７に出力する。シャッタ釦５０８の半押しによって合焦動作が開始され、全押しによって撮影が行われる。信号処理部５０６ｂは、ＳＤＲＡＭ５０５に格納された画像データが、シャッタ釦５０８の全押しによって撮影された画像データであるときは、記録データに変換してメモリカード５０９に記録する。メモリカード５０９に記録された記録データは、信号処理部５０６ｂによって表示データに変換されてＬＣＤ５０７に表示される。

ジャイロ１００から出力された動き検出信号ａは、信号処理ＬＳＩ５０６内の動き検出部５０６ｃに送られる。動き検出部５０６ｃは、報知信号ｅから撮影者が意図的に行なうパンニングや流し撮りなどの構図変更の開始と終了を検出する。制御回路３０６は、報知信号ｅに基づいて、１）手ぶれ以外の動きが開始されるまでは積分器（１）３０３が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御し、２）手ぶれ以外の動きが開始されてから手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過するまでは積分器（２）３０４が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御するとともに積分器（２）３０４が出力する角度信号を積分器（１）３０３の初期値とし、３）手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過したあとは積分器（１）３０３が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御する。補正信号ｃは、ＣＰＵ５０６ａに送られる。

ＣＰＵ５０６ａは、補正信号ｃに基づいてデジタルスチルカメラ５００の動きを打ち消す方向に手ぶれ補正レンズ５０１ａを動かすようレンズ駆動回路５１０に制御信号を送る。

なお、手ぶれ補正レンズ５０１ａを光軸５０１ｂと垂直な平面内で駆動する代わりに、撮像素子であるＣＣＤ５０２を光軸５０１ｂと垂直な平面内で駆動することによって、撮影者の手ぶれを補正してもよい。

（実施の形態３）
次に、手ぶれ補正機能つきの交換レンズの実施形態を説明する。本実施の形態による交換レンズは、レンズ交換が可能なカメラ本体に使用可能な交換レンズである。

図１２は、本実施の形態による交換レンズ６００の概略図である。交換レンズ６００は、実施の形態１にかかる動き検出装置と同じ機能を有している。交換レンズ６００は、実施の形態１による動き検出装置と同じ動作を行って補正信号ｃを生成し、補正信号ｃを用いて撮影者の手ぶれを補正することが可能である。具体的には、交換レンズ６００は、動き検出信号ａによって特定される撮影者の手ぶれを打ち消す方向に、光学系内の手ぶれ補正レンズ５０１ａを駆動する。これによって、撮影者の手ぶれを補正することができる。

信号処理ＬＳＩ５０６は、報知信号ｅから撮影者が意図的に行なうパンニングや流し撮りなどの構図変更の開始と終了を検出する。制御回路３０６は、報知信号ｅに基づいて、１）手ぶれ以外の動きが開始されるまでは積分器（１）３０３が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御し、２）手ぶれ以外の動きが開始されてから手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過するまでは積分器（２）３０４が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御するとともに積分器（２）３０４が出力する角度信号を積分器（１）３０３の初期値とし、３）手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過したあとは積分器（１）３０３が出力する角度信号が補正信号ｃとなるようにスイッチ３０８を制御する。これによって、積分演算の精度と収束特性を両立した動き検出装置を有する交換レンズ６００を提供することができる。

図１２に示す交換レンズ６００は、ジャイロ１００と、信号処理ＬＳＩ５０６と、レンズ駆動回路５１０と、対物レンズ６０１と、ズームレンズ６０２と、絞り６０３と、手ぶれ補正レンズ５０１ａと、フォーカスレンズ６０４とを含む。信号処理ＬＳＩ５０６は、実施の形態２によるデジタルスチルカメラ５００に組み込まれていた信号処理ＬＳＩ５０６である。ただし、信号処理部５０６ｂは、なくてもかまわない。交換レンズ６００によって手ぶれが打ち消される具体的な説明は、実施の形態２と同じであるため省略する。

（実施の形態４）
以下、カメラシステムの実施形態を説明する。図１３は、本実施の形態によるカメラシステムの概略図である。本実施の形態によるカメラシステムは、カメラ本体７００および交換レンズ８００を有している。

カメラシステムは、全体として、動き検出信号ａによって特定される撮影者の手ぶれを打ち消す方向に、交換レンズ８００の光学系内の手ぶれ補正レンズ５０１ａを駆動する。これによって撮影者の手ぶれを補正することができる。

交換レンズ８００は、対物レンズ６０１、ズームレンズ６０２、絞り６０３、手ぶれ補正レンズ５０１ａ、フォーカスレンズ６０４を含む。通信手段（１）６０５は、ジャイロ１００から出力された動き検出信号ａをカメラ本体７００に送るとともに、カメラ本体７００から出力された補正信号ｃをレンズ駆動回路５１０に送る。

実施の形態３による手ぶれ補正機能つきの交換レンズ６００と比較すると、交換レンズ８００には通信手段（１）６０５が設けられている一方、信号処理ＬＳＩ５０６が設けられていない。信号処理ＬＳＩ５０６の機能に相当する機能は、カメラ本体７００内に設けられている。通信手段（１）６０５は、交換レンズ８００がカメラ本体７００と通信するために用いられる。

カメラ本体７００は、通信手段（２）７０１、信号処理ＬＳＩ７０２、ＣＣＤ５０２を含む。その他の撮影に必要となる構成要素については、説明を省略する。通信手段（２）７０１は、交換レンズ８００から出力された動き検出信号ａを信号処理ＬＳＩ７０２に送るとともに、信号処理ＬＳＩ７０２から出力された補正信号ｃを交換レンズ８００に送る。信号処理ＬＳＩ７０２は、通信手段（２）７０１を経由して交換レンズ８００から送られた動き検出信号ａを取得する動き検出信号取得部（図示せず）と実施の形態１による動き検出装置の機能のうち、ジャイロ１００を除く機能を有している。本実施の形態によるカメラシステムの動作は、通信手段（１）６０５、通信手段（２）７０１を経由する以外は実施の形態２によるデジタルスチルカメラの動作と同様であるので、説明を省略する。なお、手ぶれ補正レンズ５０１ａを光軸と垂直な平面内で駆動する代わりに、撮像素子であるＣＣＤ５０２を光軸と垂直な平面内で駆動することによって、撮影者の手ぶれを補正してもよい。

本発明によれば、撮影者の手ぶれ以外の外乱に影響を受けることなく高精度な手ぶれ補正ができるので、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、カメラ機能付き携帯電話などの撮像装置、交換レンズ式カメラシステムのカメラシステム、交換レンズ、カメラ本体に適用して有用である。

１００ ジャイロ
２００ アナログ信号処理ＬＳＩ
２０１ ＨＰＦ
２０２ ＡＭＰ
２０３ ＬＰＦ
２０５ ＢＰＦ
２０６ ＡＭＰ
３００ デジタル信号処理ＬＳＩ
３０１ ＡＤＣ
３０２ ＨＰＦ
３０３ 積分器（１）
３０４ 積分器（２）
３０５ ＡＤＣ
３０６ 制御回路
３０７ ＬＰＦ
３０８ スイッチ
３０９ 減算器
４００ 出力端子

Claims (5)

1. 自身の動きに応じた角速度信号を出力する動き検出手段と、
   前記角速度信号を積分して角度信号を出力する第１、第２の積分手段と、
   前記角速度信号に基づいて手ぶれ以外の動きの開始及び終了を示す報知信号を生成する報知信号生成手段と、
   前記報知信号に基づいて、１）手ぶれ以外の動きが開始されるまでは前記第１の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御し、２）手ぶれ以外の動きが開始されてから手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過するまでは前記第２の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御するとともに前記第２の積分手段が出力する角度信号を前記第１の積分手段の初期値とし、３）手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過したあとは前記第１の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御する制御手段と、
   を備え、
   前記第２の積分手段のカットオフ周波数は、前記第１の積分手段のカットオフ周波数よりも高い、
   ことを特徴とする動き検出装置。
2. 請求項１に記載の動き検出装置を有する、
   ことを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１に記載の動き検出装置を有する、
   ことを特徴とする交換レンズ。
4. カメラ本体と交換レンズから構成されるカメラシステムであって、
   前記交換レンズは、
   自身の動きに応じた角速度信号を出力する動き検出手段、
   を備え、
   前記カメラ本体は、
   前記角速度信号を積分して角度信号を出力する第１、第２の積分手段と、
   前記角速度信号に基づいて手ぶれ以外の動きの開始及び終了を示す報知信号を生成する報知信号生成手段と、
   前記報知信号に基づいて、１）手ぶれ以外の動きが開始されるまでは前記第１の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御し、２）手ぶれ以外の動きが開始されてから手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過するまでは前記第２の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御するとともに前記第２の積分手段が出力する角度信号を前記第１の積分手段の初期値とし、３）手ぶれ以外の動きが終了しさらに所定の時間が経過したあとは前記第１の積分手段が出力する角度信号が補正信号となるように制御する制御手段と、
   を備え、
   前記第２の積分手段のカットオフ周波数は、前記第１の積分手段のカットオフ周波数よりも高い、
   ことを特徴とするカメラシステム。
5. 請求項４に記載のカメラシステムに使用可能なカメラ本体。

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