JP2013130721A - 防振制御装置及びその制御方法、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動画撮影中において、主被写体の像振れ補正と背景の像振れ補正をバランスよく行い、防振精度の高い画像を得ること。
【解決手段】画像振れを補正する振れ補正手段を有する防振制御装置であって、防振制御装置に加わる角度振れ量を検出する第１振れ検出手段と、防振制御装置に加わる平行振れ量を検出する第２振れ検出手段と、画像を入力する入力手段と、画像に含まれる主被写体の大きさが、画像全体に占める割合に基づいて、平行振れ量を補正するための補正ゲインを決定するゲイン決定手段と、角度振れ量と、前記平行振れ量を補正ゲインにより補正した値との合成値に基づいて、前記振れ補正手段を駆動する駆動手段とを有し、ゲイン決定手段は、前記主被写体の大きさが、画像全体に占める割合が大きい程、補正ゲインを大きくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、手振れ等の振れによる画像振れを補正（画像の劣化を防止）する防振制御装置及びその制御方法、及び撮像装置に関するものである。

現在、手振れ等による画像振れを防ぐ、例えば、振れ補正部、駆動部及び振動検出部等から成る防振制御装置を備えたカメラが製品化されており、撮影者の撮影ミスを誘発する要因が減ってきている。

撮影者によるカメラの手振れは、周波数として通常１Hzないし１０Hzの振動である。シャッタのレリーズ時点においてこのような手振れを起こしていても画像振れの無い写真を撮影可能とする為に、従来より、手振れによるカメラの振動を検出し、その検出値に応じて画像振れ補正用のレンズ（以下、補正レンズ）を変位させるものがある。

カメラに振れが生じても画像振れが生じない写真を撮影するためには、カメラの振動を正確に検出し、手振れ等の振れによる光軸変化を補正することが必要となる。カメラの振動（カメラ振れ）の検出は、原理的にいえば、加速度、角加速度、角速度、角変位等を検出し、その出力を適且演算処理する振動検出部をカメラに搭載することによって行うことができる。そして、この振動検出部からの振動に基づいて光軸を変位させる振れ補正部（詳しくは補正レンズ）を駆動部により駆動することにより、画像振れ抑制が行われる。

一例として、角速度計を用いて角度振れを検知し、レンズの一部や撮像素子を動かすことによって撮像素子面上の像振れを低減させる防振制御装置が、有効な像振れ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、至近距離での撮影や、高い撮影倍率での撮影では、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、いわゆる平行振れによる像劣化も無視できない。例えば、マクロ撮影のように被写体に２０ｃｍ程度まで接近して撮影する場合や、被写体がカメラから１ｍ程度離れていても、撮影光学系の焦点距離が非常に長い（例えば４００ｍｍ）場合などには、積極的に平行振れを検出して補正を行う必要がある。

特許文献１では、加速度を検出する加速度計を設け、加速度計により得られる加速度の２階積分から平行振れを求め、別に設けた角速度計の出力と共に振れ補正部を駆動する技術が開示されている。

特開平７−２２５４０５号公報

しかしながら、動画撮影時においては主被写体の合焦範囲によっては平行振れ補正を弱めた方が良い場合もある。そのような場合の一例として、近接撮影がある。近接撮影時には、撮影倍率の差による補正量の誤差が大きくなる為に、被写体距離ごとに振れの補正量を調整しないと全画面で良好な振れ補正を行うことができない。具体的には、主被写体の距離が１０ｃｍであり、その主被写体に対して十分な像振れ補正を行った場合に、背景（例えば撮影距離が１ｍ）では十分な像振れ補正ができず、却って振れを大きくする可能性（過補正）がある。特に、動画撮影時は静止画撮影時と比べてその影響が常に記録されるので、ユーザに不快感を与えてしまうおそれがある。

この事をより詳細に説明する。撮像装置に加わる振れには、上述したように、回転中心周りに回動する角度振れと撮像装置全体が平行移動する平行振れの２種類がある。角度振れによる像の劣化は被写体距離と撮像装置の焦点距離が長い程大きくなる。平行振れによる像劣化は被写体距離と焦点距離に関連（像倍率）しており、像倍率が大きい（被写体距離が近く、焦点距離も長い）程、劣化量は大きくなる。一般の撮影条件（例えば被写体距離１ｍ）の場合においては、平行振れによる像劣化の影響はほぼ無視できる。

しかしながら、近接撮影（例えば被写体距離１０ｃｍ）においては、撮影倍率が高い為に平行振れによる像劣化が無視できない。その様な場合には、例えば光学防振システムでは加速度計などを用いて検出し、また、電子防振システムでは画像のずれを検出平行振れを検出して、その結果に応じて像振れを補正すれば良い。

ところが、画面内には様々な撮影距離の被写体が混在している。そのため、主被写体の撮影距離に合わせて像振れ補正を行った場合には、その主被写体に対しては平行振れによる像劣化は防げる。しかし、背景などそれ以外の距離の被写体に対しては上記の様に十分な振れ補正ができないばかりか、却って像劣化の原因となってしまう場合もある。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、本発明は、動画撮影中において、主被写体の像振れ補正と背景の像振れ補正をバランスよく行い、防振精度の高い画像を得ることができ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、画像振れを補正する振れ補正手段を有する本発明の防振制御装置は、前記防振制御装置に加わる角度振れ量を検出する第１振れ検出手段と、前記防振制御装置に加わる平行振れ量を検出する第２振れ検出手段と、画像を入力する入力手段と、前記画像に含まれる主被写体の大きさが、画像全体に占める割合に基づいて、前記平行振れ量を補正するための第１の補正ゲインを決定するゲイン決定手段と、前記角度振れ量と、前記平行振れ量を前記第１の補正ゲインにより補正した値との合成値に基づいて、前記振れ補正手段を駆動する駆動手段とを有し、前記ゲイン決定手段は、前記主被写体の大きさが、画像全体に占める割合が大きい程、前記第１の補正ゲインを大きくする。

本発明によれば、動画撮影中において、主被写体の像振れ補正と背景の像振れ補正をバランスよく行い、防振精度の高い画像を得ることができる。

実施の形態における防振制御装置を具備したカメラを上面から見た場合の機能構成を示す概略図。 実施の形態における防振制御装置を具備したカメラを側面から見た場合の機能構成を示す概略図。 第１の実施形態に係る防振制御装置の構成を示すブロック図。 第１の実施形態における振れの回転中心の説明図。 第１の実施形態に係る動画撮影時の合焦範囲の大きさが異なる場合の振れ補正の影響を説明する図。 第１の実施形態に係る合焦範囲の決定方法を説明する図。 第１の実施形態に係る合焦範囲の決定方法を説明する図。 第１の実施形態に係る合焦範囲の割合と補正ゲインＫとの関係の一例を示す図。 第１の実施形態に係る防振制御処理手順を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る防振制御装置の構成を示すブロック図。 第２の実施形態の変形例に係る防振制御装置の構成を示すブロック図。 第３の実施形態に係る補正係数の一例を示す図。

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。ただし、本形態において例示される構成部品の寸法、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明がそれらの例示に限定されるものではない。

＜第１の実施形態＞
図１及び図２はそれぞれ、本発明の第１の実施形態に係る防振制御装置を具備したカメラ１０１を上面及び側面から見た場合の機能構成を示す概略図である。このカメラ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で示す振れ（以下、角度振れ）、及び矢印１０４ｐ、１０４ｙで示す振れ（以下、平行振れ）に対して振れ補正を行う。

カメラ１０１は、レリーズボタン１０５、カメラＣＰＵ１０６、撮像素子１０７、矢印１０８ｐａ、１０８ｙａで示す角度振れを各々検出する角速度計１０８ｐ、１０８ｙを含む。カメラ１０１は更に、角速度計１０８ｐ、１０８ｙと異なる方式で各々矢印１０９ｐａ、１０９ｙａで示す平行振れを検出する加速度計１０９ｐ、１０９ｙである。カメラ１０１は、また、振れ補正レンズ１１１を矢印１１０ｐ、１１０ｙの方向に自在に駆動して、角度振れ、平行振れの両方に対する振れ補正を行う振れ補正部１１０を含む。なお、角速度計１０８ｐ、１０８ｙ、及び加速度計１０９ｐ、１０９ｙの出力は、カメラＣＰＵ１０６に入力される。そして、これらの出力に基づいて、駆動部１１２により振れ補正を行う。

なお、本第１の実施形態では、振れを補正するために、算出された補正量に基づいて振れ補正レンズ１１１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。しかしながら、振れ補正の方法は光学防振に限るものではなく、撮像素子を光軸に垂直な面内で移動させることで防振を行う方法や、撮像素子が出力する各フレームの画像の切り出し位置を変更することで振れの影響を軽減させる電子防振を用いる方法でもよい。また、これらの方法を組み合わせることも可能である。即ち、算出された補正量に基づいて、撮影された画像の振れを軽減または無くすことができるのであれば、本発明に適用することができる。

図３は、本第１の実施形態における防振制御装置を示すブロック図である。図３では、カメラの鉛直方向（ピッチ方向、図２の矢印１０３ｐ、１０４ｐ方向）に生じる振れの構成のみを示している。しかし、同様な構成はカメラの水平方向（ヨー方向：図１の矢印１０３ｙ、１０４ｙ方向）に生じる振れにも設けられている。これらは基本的には同じ構成になっているので、以下、ピッチ方向の構成のみを図示し、その説明を行う。

まず、図３を用いて、角度振れ量を求める手順について説明する。角速度計１０８ｐからの角速度信号はＣＰＵ１０６に入力される。そして、角速度信号はＨＰＦ積分フィルタ３０１に入力され、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）でＤＣ成分がカットされた後、積分されて角度信号に変換される。ここで、手振れの周波数帯域は一般に１Ｈｚ〜１０Ｈｚの間であるため、ＨＰＦとしては、例えば手振れの周波数帯域から十分離れた、例えば０．１Ｈｚ以下の周波数成分をカットする１次のＨＰＦ特性になっている。

ＨＰＦ積分フィルタ３０１の出力は敏感度調整部３０３に入力される。敏感度調整部３０３は、ズーム、フォーカス情報３０２に基づいて求まる撮影倍率と焦点距離とに基づいてＨＰＦ積分フィルタ３０１の出力を増幅し、角度振れ補正目標値（角度振れ補正量）にする。これはレンズのフォーカスやズームなどの光学情報が変化することで補正レンズ１１１の移動量に対するカメラ像面上での揺れ量の比である振れ補正敏感度に変化が生じるため敏感度調整部３０３が設けられている。すなわち、角速度計１０８ｐとＨＰＦ積分フィルタ３０１と、敏感度調整部３０３とにより、第１振れ検出手段が構成される。

次に、平行振れ量を求める手順について説明する。角速度計１０８ｐからの角速度信号は、上述したようにＨＰＦ積分フィルタ３０１に入力されると共に、ＨＰＦ積分フィルタ３０９にも入力され、ＨＰＦでＤＣ成分がカットされた後、積分されて角度信号に変換される。ＨＰＦ積分フィルタ３０９の出力は利得調整部（利得調整フィルタ）３１０に入力される。この利得調整部３１０とＨＰＦ積分フィルタ３０９とにより、平行振れ補正を行うべき周波数帯域におけるゲイン及び位相特性を調整している。利得調整部３１０の出力は出力補正部３１１に出力される。

上記処理と平行して、角速度計１０８ｐからの角速度信号はＨＰＦ位相調整部（ＨＰＦ位相調整フィルタ）３０４にも入力され、角速度計１０８ｐの出力に重畳するＤＣ成分がカットされると共にその信号の位相調整が行われる。ここでのカットオフ周波数は後述するＨＰＦ積分フィルタ３０５のＨＰＦのカットオフ周波数と合わせており、周波数特性が一致するように調整してある。ＨＰＦ位相調整部３０４の出力は角速度計バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）部３０６で所定帯域の周波数成分のみ抽出される。

一方、加速度計１０９ｐの出力はＣＰＵ１０６のＨＰＦ積分フィルタ３０５に入力され、ＨＰＦでＤＣ成分をカットされた後、積分されて速度信号に変換される。この時のＨＰＦのカットオフ周波数は上述したように、ＨＰＦ位相調整部３０４のＨＰＦの周波数特性に合わせて設定してある。ＨＰＦ積分フィルタ３０５の出力は加速度計バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）部３０７で所定帯域の周波数成分のみ抽出される。

角速度計ＢＰＦ部３０６及び加速度系ＢＰＦ部３０７の出力は、比較部３０８に入力され、利得調整部３１０の出力を補正する補正量（補正係数）が算出され、出力補正部３１１に出力される。なお、比較部３０８における補正量の算出方法については後述する。すなわち、角速度計１０８ｐ、加速度計１０９ｐ、及び３０４〜３１１により示される構成により、第２振れ検出手段が構成される。

出力補正部３１１には、比較部３０８からの補正量（補正係数）の他に、ズーム、フォーカス情報３０２も入力されており、ズーム、フォーカス情報３０２より撮影倍率を演算する。そして、求められた撮影倍率及び比較部３０８からの補正量に基づいて利得調整部３１０の出力を補正して、平行振れ補正目標値（平行振れ補正量）を求める。

また、合焦範囲検出部３１３では、被写体の合焦範囲を検出した後、補正係数判定条件部３１４で合焦範囲に応じて、アンプ３１５で平行振れ補正量にかける補正ゲインＫ（第１の補正ゲイン）を決定する。なお、合焦範囲検出部３１３と補正係数判定条件部３１４（ゲイン決定手段）によるゲイン決定の詳細は後で説明する。

そして、出力補正部３１１で求められた平行振れ補正量にアンプ３１５で補正ゲインＫをかけ、角度振れ補正量と加算器３１２で加算（合成）し、その加算値（合成値）が最終的な補正量として駆動部１１２に出力される。この加算値に基づいて、振れ補正部１１０が駆動部１１２により駆動され、角度振れと平行振れの両者の画像振れが補正されることになる。

次に、比較部３０８から出力される補正値及び、角度振れ補正量及び平行振れ補正量について説明する。

図４はカメラ１０１に加わる角度振れ１０３ｐと平行振れ１０４ｐを示した図である。ここで、カメラ１０１の撮影レンズ内の撮像光学系の主点位置における平行振れ１０４ｐの振れ量をＹとし、角度振れ１０３ｐの振れ角度をθとする。そして、回転中心Ｏを定め、回転中心Ｏから加速度計１０９ｐまでの距離である回転半径をＬすると、振れ量Ｙ、振れ角度θ、回転半径Ｌの関係は以下の式（１）により表すことができる。
Ｙ＝Ｌθ …（１）

なお、式（１）において、加速度計１０９ｐの出力を２階積分することで振れ量Ｙを求めることができ、角速度計１０８ｐの出力を１階積分することで振れ角度θを求めることができる。また、加速度計１０９ｐの出力を１階積分して求めた速度Ｖと、角速度計１０８ｐの出力から得られる角速度ωとを用いて、回転半径Ｌとの関係を以下の式（２）により表すことができる。
Ｖ＝Ｌω …（２）
更に、加速度計１０９ｐの出力から得られる加速度Ａと、角速度計１０８ｐの出力を１階微分することで求めた角加速度ωａとを用いて、回転半径Ｌとの関係を以下の式（３）により表すことができる。
Ａ＝Ｌωａ …（３）

上述した式（１）〜（３）のいずれからでも、回転半径Ｌを求めることができる。

一方、撮像光学系の主点位置における平行振れの振れ量Ｙと撮像光学系の振れ角度θ及び撮像光学系の焦点距離ｆと撮影倍率βとから、撮像面に生ずる振れδは、以下の式（４）で表すことができる。ここで、
δ＝（１＋β）ｆθ＋βＹ …（４）

ここで、右辺第１項の焦点距離ｆは、撮影光学系のズーム、フォーカス情報３０２より求めることができる。また、撮影倍率βは、実際の被写体の大きさに対する、撮像素子１０７上に結像された被写体の像の大きさの倍率を表すものであり、これも撮影光学系のズーム、フォーカス情報より求めることができる。更に、振れ角度θは角速度計１０８ｐの積分結果より求めることができる。よってこれらの情報から、図３を用いて説明したように角度振れ補正量を求めることができる。
また、右辺第２項に関しては、加速度計１０９ｐの２階積分値である平行振れの振れ量Ｙと撮影倍率βにより求まるので、これらの情報から平行振れ補正量を求めることができる。

しかし、本第１の実施形態においては、式（１）と式（４）とから、次式（５）により表される振れδに対して画像振れ補正を行う。
δ＝（１＋β）ｆθ＋βＬθ …（５）

即ち、平行振れに関して、加速度計１０９ｐより直接求まる振れ量Ｙを用いない。一旦式（１）或いは式（２）或いは式（３）で求まる回転半径Ｌを求め、出力補正部３１１において、この回転半径Ｌ（補正量）と、角速度計１０８ｐの出力の積分結果であるズーム、フォーカス情報３０２から得られる撮影倍率βとにより、振れ角度θを補正する。
比較部３０８は、角速度計ＢＰＦ部３０６及び加速度計ＢＰＦ部３０７の出力に基づいて、式（２）をＬについて解いた式（６）により回転半径算出部５０１にて回転半径Ｌ（補正量）を算出する。
Ｌ＝Ｖ／ω …（６）

回転半径Ｌは、（例えば、角速度計ＢＰＦ部３０６及び加速度計ＢＰＦ部３０７のカットオフ周波数が５Ｈｚの場合、２００ｍｓ程度に設定された）所定時間内の速度Ｖと角速度ωそれぞれの最大振幅のピーク値の比より算出してもよい。更に回転半径Ｌ（補正量）の更新は速度Ｖと角速度ωがそれぞれ算出された瞬間毎に行っても良い。このとき、速度Ｖと角速度ωをそれぞれ時系列的に平均化したり、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）で高周波成分をカットすることで、回転半径を算出する際の高周波ノイズ成分を除去した回転半径が算出できる。
次に、図５に動画撮影時の近接撮影条件を示す。図５（ａ）は、画面（画像全体）に対して主被写体４０１が大きく、合焦範囲が広い場合を示している。本来ならば主被写体に生じる手振れ影響の像ブレも背景に生じる手振れ影響の像ブレも共に振れ補正したいが、主被写体４０１で振れ補正すべき制御量と、主被写体でない背景４０２で振れ補正すべき制御量は異なる。制御量が異なるのは、式（５）から分かるとおり、被写体の撮影倍率によって手振れによる撮像面上の像ブレ量が異なるためである。図５（ａ）の場合、画面に対して主被写体の占める割合が大きいため、主被写体４０１に対して適切に振れ補正を行ったとしても背景４０２の像ブレの目立ち方は少ない。

一方、図５（ｂ）のように、画面に対して主被写体４０１が小さく、合焦範囲が狭い場合、主被写体４０１に対して適切に振れ補正を行っても、背景４０２で像ブレが目立ってしまうことがある。例えば、主被写体までの被写体距離が１０ｃｍ程度と非常に近く、背景が１ｍ程度と遠い場合、主被写体の撮影倍率は非常に大きくなり、背景の撮影倍率は非常に小さくなる。よって、主被写体の像ブレを適切に制御すると、背景の振れ補正は過補正となり、背景が像ブレした撮影画像を得ることになる。ここで特に、式（５）の第２項の平行振れ量に大きく差が生じるので、図５（ｂ）のように主被写体４０１に対応する合焦範囲が狭い場合は、平行振れ補正量を抑えた方が好ましい画像になる。

次に、アンプ３１５において平行振れ補正量に乗算する補正ゲインＫの決定方法について説明する。図６は合焦範囲検出部３１３による、動画記録時における主被写体の合焦範囲の検出方法を説明する図である。動画のあるフレーム６０１をｎ×ｍで分割化し、分割化した各分割領域についてコントラストＡＦの平均値を求め、焦点平均値を決定する。次に、全ての枠内においてコントラストＡＦの平均値が最大の分割領域６０３と最小の分割領域６０４との間で差分をとり、その値を主被写体を検出するためのＡＦ評価値の閾値とする。

図７はＡＦ評価値に基づく合焦判定を説明する図で、被写体距離に対するコントラストＡＦのＡＦ評価値７０１との関係を示している。図７に示すように、特定の被写体距離に被写体が存在する場合、ＡＦ評価値７０１の値は高くなる。従って、予め決められた閾値７０２とＡＦ評価値７０１とを比較し、ＡＦ評価値７０１が閾値７０２以上の場合に分割領域６０４が合焦していると判定し、閾値７０２未満の場合、分割領域６０４が合焦していないと判定する。この処理を図６に示す各分割領域６０４に対して行い、画面全体に対する、合焦と判定された分割領域の割合を算出する。

図８は、合焦範囲の割合と補正ゲインＫとの関係の一例を示しており、この関係に基づいて、補正係数判定条件部３１４により補正ゲインＫが決定される。本第１の実施形態では、主被写体の合焦範囲の割合により、閾値８０２と８０３を設け、各々に対応した平行振れ補正量に乗算する補正ゲインＫを決定する。なお、上記の説明では補正ゲインＫを決定するための閾値を２点にしているが、閾値は更に増やしても良し、逆に１つであってもよい。閾値８０２未満の領域、つまり、主被写体の合焦範囲が狭い（例えば３０％未満）である場合は、主被写体に対して振れ補正を行うと背景との振れ補正差が目立つ。そのため、平行振れ補正ゲインＫを０に近い値Ｋ₁（例えば０．３倍程度）に設定し、平行振れ補正を抑えることでこの問題を解消する。

閾値８０２以上閾値８０３未満の領域、主被写体の合焦範囲が中位（例えば３０％以上７０％未満）の場合は、主被写体と背景が同程度の割合でフレームに写りこんでいる為、補正ゲインＫを例えば０．６倍程度のＫ₂に設定する。

閾値８０３以上の場合、主被写体の合焦範囲は広く（例えば８０％以上）、画面内に大きく写りこんでいるので、主被写体に対して平行振れ補正を積極的に行っても背景との振れ補正差は殆ど気にならない。よって、積極的に平行振れ補正を行うため、例えば１倍程度のＫ₃を設定する。

次に、図９のフローチャートを参照して、本第１の実施形態における防振制御の全体的な動作について説明する。この処理はカメラの主電源オンでスタートされ、一定のサンプリング周期で実行される。

まず、Ｓ１０１で防振ＳＷの状態を検出し、ＯＮであればＳ１０２へ進む。一方、ＯＦＦであればＳ１１７へ進んで振れ補正レンズの駆動を停止し、振れ補正ルーチンを終了し、次回サンプリング周期まで待つ。Ｓ１０２では加速度計１０９ｐの出力と、角速度計１０８ｐの出力を取り込む。

Ｓ１０３では、振れ補正が可能な状態であるか否かを判定し、振れ補正が可能な状態であるならばＳ１０４へ進み、そうでなければＳ１１７へ処理を進める。なお、Ｓ１０３では、電源の供給開始から加速度計１０９ｐ、角速度計１０８ｐそれぞれの出力が安定した状態であるかどうかを判断する。出力が安定するまでは、振れ補正が可能な状態ではないと判断し、出力が安定した後は、振れ補正が可能な状態であると判断することにより、電源の供給開始直後の出力値が不安定な状態での防振性能の悪化を防いでいる。

Ｓ１０４では、図３を参照して上述した方法で角度振れ量を算出し、Ｓ１０５では平行振れ量を算出する。次にＳ１０６でズームレンズ位置、フォーカスレンズ位置情報を取得する。

Ｓ１０７で動画撮影状態か否かを判定し、動画撮影状態であればＳ１０８へ進み、Ｓ１０８でＡＦ評価値を取得し、Ｓ１０９にてＡＦ評価値より主被写体の合焦範囲を算出する。Ｓ１１０において、算出された合焦範囲に応じて動画撮影用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数をそれぞれ演算し、Ｓ１１３に進む。式（５）右辺第１項のとおり、角度振れ補正係数は焦点距離ｆと撮影倍率βより決まり、（１＋β）ｆである。また、式（５）右辺第２項のとおり、平行振れ補正係数は撮影倍率βと、回転半径Ｌにより決まり、βＬである。本第１の実施形態では、更に、後述するように平行振れ補正量に補正ゲインＫを乗算して、角度振れ補正量と合成することで、最終的な振れ補正量とするため、ここで補正ゲインＫも決定する。

一方、Ｓ１０７で動画撮影状態でないと判定されると、Ｓ１１１において静止画撮影状態と判定し、Ｓ１１２で静止画用の角度振れ補正係数と平行振れ補正係数を算出する。S１１２においてもＳ１１０と同様に、上述した式（５）に示されるように、角度振れ補正係数は焦点距離ｆと撮影倍率βより決まり、平行振れ補正係数は撮影倍率βと回転半径Ｌにより決まり、βＬである。ただし、静止画撮影モードでは、ＳＷ２が押下されると静止画撮影用の防振が行われるが、角度振れ補正係数と平行振れ補正係数の演算に用いられる撮影倍率βは、静止画撮影直前の撮影倍率βが用いられる。動画用に演算された防振制御用の撮影倍率βは、実際の撮影倍率に対して遅れが生じていたり、過剰な制御を防ぐために撮影倍率が小さく設定されていたりする。しかし、静止画撮影においては、ＡＦ動作完了後に撮影を行うため、撮影倍率βはズーム、フォーカスから得られる撮影倍率をそのまま用いた方がよい。よって、ＳＷ２押下後、撮影直前のＡＦ動作完了後の撮影倍率βをそのまま角度振れ補正係数と平行振れ補正係数の算出に用いることで、静止画撮影に最適な防振を行うことができる。

次にＳ１１３において、Ｓ１１０またはＳ１１２で求められた角度振れ補正係数から、式（５）の右辺第１項の計算式により角度振れ補正量を演算し、Ｓ１１４に進む。Ｓ１１４では、Ｓ１１０またはＳ１１２で求められた平行振れ補正係数から、式（５）の右辺第２項の計算式により平行振れ補正量を演算し、Ｓ１１５に進む。

Ｓ１１５で、補正ゲインＫを用いて振れ補正量の合成が行われ、角度振れ補正量と平行振れ補正量が加算される。Ｓ１１６で求められた振れ補正量に基づいて振れ補正レンズが駆動され、振れ補正ルーチンを終了し、次回のサンプリング周期まで待つ。

以上のように本第１の実施形態によれば、動画撮影時に主被写体の合焦範囲に応じて平行振れ補正量に適切なゲインを乗算して補正することで、主被写体と背景との補正をバランスよく行うことができる。

なお、上述した例では、補正ゲインＫを合焦範囲の割合に基づいて、閾値８０２、８０３により設定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、図８のグラフ８０１に示すように、合焦範囲の割合に対して連続した値としてもよい。

＜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。第２の実施形態は、以下の点で第１の実施形態と異なる。

第１の実施形態では、主被写体の合焦範囲に応じて平行振れ補正量に補正ゲインＫをかけて補正量を調整していた。これに対し、本第２の実施形態では、平行振れ補正量を算出した後に補正ゲインＫをかけるのではなく、主被写体の合焦範囲に応じてズームと被写体距離情報より撮影倍率を算出し、撮影倍率に補正ゲインＫを乗算することで平行振れ補正量を調整する。また、第１の実施形態では平行振れ補正量のみに補正ゲインを乗算していたが、第２の実施形態では角度振れ側の撮影倍率に補正ゲインを乗算することで、角度振れ補正量も調整する。

従って、撮影倍率に補正ゲインを乗算した像面での振れ量を、新たに式（７）として定義する。
δ＝（１＋Ｋ_aβ）ｆθ＋Ｋ_bβＹ …（７）

図１０に本第２の実施形態における防振システムを示す。合焦範囲検出部３１３で主被写体の合焦範囲を算出し、補正係数判定条件部３１４で設定した補正ゲインＫ_a（第２の補正ゲイン）を、敏感度調整部３０３（第１の算出手段）に設定する。また、補正係数判定条件部３１４で設定した補正ゲインＫ_b（第１の補正ゲイン）を、出力補正部３１１（第２の算出手段）に設定する。従って、本第２の実施形態においては、角速度計１０８ｐとＨＰＦ積分フィルタ３０１により、第１振れ検出手段が構成され、角速度計１０８ｐとＨＰＦ積分フィルタ３０９と利得調整部３１０とにより、第２振れ検出手段が構成される。

なお、補正ゲインＫ_a及びＫ_bは、第１の実施形態で説明した補正ゲインＫと同様に図８に示すようにして求めればよい。ただし、図８の補正ゲインＫ₁〜Ｋ₃の値としては、Ｋ_aとＫ_bとで同じ値にしても良いし、異なる値を設定しても良い。

上記の通り本第２の実施形態によれば、撮影倍率βに対して補正ゲインを乗算することで、角度振れ補正量と平行振れ補正量を変更することができ、主被写体と背景との振れ補正を適切に行うことができる。

なお、上述した第２の実施形態においては、角度振れ補正係数にも補正ゲインＫ_aをかける場合について説明したが、平行ぶれ補正係数にのみ補正ゲイン_bをかけるようにしてもよい。

＜第２の実施形態の変形例＞
上記第２の実施形態においては、補正係数判定条件部３１４で設定した補正ゲインＫ_a及びＫ_bを、敏感度調整部３０３と出力補正部３１１に設定する場合について説明した。これに対し、本変形例では、図１１に示すように、補正係数判定条件部３１４で設定した補正ゲインＫ_a（第２の補正ゲイン）及びＫ_b（第１の補正ゲイン）を、角度振れ補正アンプ９０１と平行振れ補正アンプ９０２にそれぞれ設定する。これにより、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜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。本第３の実施形態は、以下の点で第１及び第２の実施形態と異なる。

第１の実施形態では、主被写体の合焦範囲に応じて平行振れ補正量に補正ゲインＫにより調整し、第２の実施形態では主被写体の合焦範囲に応じて撮影倍率に補正ゲインＫ_a及びＫ_bを設けて角度振れ補正量と平行振れ補正量を調整した。第３の実施形態では、合焦範囲のみに応じてゲインを設定するのではなく、合焦範囲と撮影倍率の情報とから補正ゲインＫを決定する。

図１２は合焦範囲と撮影倍率とに応じた補正ゲインを示した図である。１００１は撮影倍率が大きい場合（例えば０．５倍以上）、１００２は撮影倍率が中の場合（例えば０．１倍）、１１０３は撮影倍率が小さい場合（例えば０．０１倍以下）における合焦範囲に応じた補正ゲイン特性を示している。

合焦範囲が広ければ撮影倍率の値によらず補正ゲインＫは１倍程度に設定して振れ補正を積極的に行って良い。これは、合焦範囲が広い場合、画面における主被写体の占める割合が大きいため、主被写体を適切に振れ補正を行ったとしても背景の像ブレの目立ちは少ない為、積極的に振れ補正を行っても問題ない。しかし、合焦範囲が狭く、主被写体と、背景の像ブレの差が大きいときに主被写体を適切に制御すると背景の像ブレが大きくなってしまう。つまり、主被写体の撮影倍率が大きく、背景の撮影倍率が小さいときは、主被写体と背景の像ブレの差が非常に大きくなり、像ブレの目立ちが大きい。逆に、主被写体の撮影倍率が小さく、背景の撮影倍率も小さいときは、主被写体と背景の像ブレの差はそれほど大きくはないので、像ブレの目立ちは小さくなる。

よって、合焦範囲が狭い場合、主被写体の撮影倍率が大きいほど、より補正ゲインを小さくすることで、背景の振れ過補正による像ブレを防ぐ。また、主被写体の撮影倍率が小さいときは、補正ゲインを撮影倍率が大きいときほど小さくはせずに、被写体と背景を適切に防振制御できるようにする。

以上の通り本第３の実施形態によれば、動画撮影時における主被写体の撮影倍率に応じて補正ゲインを撮影倍率に乗算することで、主被写体と背景との補正をバランスよく行うことができる。

なお、本発明は、デジタル一眼レフやその交換レンズ、デジタルコンパクトカメラの防振制御装置に限らずデジタルビデオカメラの撮影や、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、携帯電話などの撮影装置にも搭載できる。

また、上述した第１〜第３の実施形態では、平行揺れ補正量を、角速度計１０８ｐ（ヨー方向の場合は１０８ｙ）と加速度計１０９ｐ（ヨー方向の場合は１０９ｙ）からの出力に基づいて求める場合について説明した。しかしながら、平行揺れ補正量の求め方はこれに限るものではなく、例えば、加速度計からの出力のみに基づいて求める等、別の方法であっても構わない。その場合にも、第１〜第３の実施形態において説明したように、少なくとも主被写体が画面全体に示る大きさに基づいて、平行揺れ補正量にかけるゲインを変更すればよい。

Claims (9)

1. 画像振れを補正する振れ補正手段を有する防振制御装置であって、
   前記防振制御装置に加わる角度振れ量を検出する第１振れ検出手段と、
   前記防振制御装置に加わる平行振れ量を検出する第２振れ検出手段と、
   画像を入力する入力手段と、
   前記画像に含まれる主被写体の大きさが、画像全体に占める割合に基づいて、前記平行振れ量を補正するための第１の補正ゲインを決定するゲイン決定手段と、
   前記角度振れ量と、前記平行振れ量を前記第１の補正ゲインにより補正した値との合成値に基づいて、前記振れ補正手段を駆動する駆動手段とを有し、
   前記ゲイン決定手段は、前記主被写体の大きさが、画像全体に占める割合が大きい程、前記第１の補正ゲインを大きくすることを特徴とする防振制御装置。
2. 前記ゲイン決定手段は、前記画像に含まれる主被写体の大きさが、画像全体に占める割合に基づいて、前記角度振れ量を補正するための第２の補正ゲインを更に決定し、
   前記駆動手段は、前記角度振れ量を前記第２の補正ゲインにより補正した値と、前記平行振れ量を前記第１の補正ゲインにより補正した値との合成値に基づいて、前記振れ補正手段を駆動し、
   前記ゲイン決定手段は、前記主被写体の大きさが、画像全体に占める割合が大きい程、前記第２の補正ゲインを大きくすることを特徴とする請求項１に記載の防振制御装置。
3. 画像振れを補正する振れ補正手段を有する防振制御装置であって、
   前記防振制御装置に加わる角度振れ量を検出する第１振れ検出手段と、
   前記防振制御装置に加わる平行振れ量を検出する第２振れ検出手段と、
   焦点距離及び撮影倍率に応じて、前記角度振れ量を補正する角度振れ補正係数を算出する第１の算出手段と、
   前記焦点距離及び前記撮影倍率に応じて、前記平行振れ量を補正する平行振れ補正係数を算出する第２の算出手段と、
   画像を入力する入力手段と、
   前記画像に含まれる主被写体の大きさが、画像全体に占める割合に基づいて、前記平行振れ補正係数を補正するための第１の補正ゲインを決定するゲイン決定手段と、
   前記角度振れ量を前記角度振れ補正係数により補正した値と、前記平行振れ量を前記第１の補正ゲインにより補正された前記平行振れ補正係数により補正した値との合成値に基づいて、前記振れ補正手段を駆動する駆動手段とを有し、
   前記ゲイン決定手段は、前記主被写体の大きさが、画像全体に占める割合が大きい程、前記第１の補正ゲインを大きくすることを特徴とする防振制御装置。
4. 前記ゲイン決定手段は、前記画像に含まれる主被写体の大きさが、画像全体に占める割合に基づいて、前記角度振れ補正係数を補正するための第２の補正ゲインを更に決定し、
   前記駆動手段は、前記角度振れ量を前記第２の補正ゲインにより補正された前記角度振れ補正係数により補正した値と、前記平行振れ量を前記第１の補正ゲインにより補正された前記平行振れ補正係数により補正した値との合成値に基づいて、前記振れ補正手段を駆動し、
   前記ゲイン決定手段は、前記主被写体の大きさが、画像全体に占める割合が大きい程、前記第２の補正ゲインを大きくすることを特徴とする請求項１に記載の防振制御装置。
5. 前記ゲイン決定手段は、更に、撮影倍率に応じて前記第１の補正ゲインを決定し、前記撮影倍率が大きい場合に、前記撮影倍率が小さい場合よりも小さい値を前記第１の補正ゲインとして決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の防振制御装置。
6. 前記ゲイン決定手段は、更に、撮影倍率に応じて前記第２の補正ゲインを決定し、前記撮影倍率が大きい場合に、前記撮影倍率が小さい場合よりも小さい値を前記第２の補正ゲインとして決定することを特徴とする請求項２または４に記載の防振制御装置。
7. 請求項１乃至６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。
8. 画像を入力する入力手段と、画像振れを補正する振れ補正手段とを有する防振制御装置の制御方法であって、
   第１振れ検出手段が、前記防振制御装置に加わる角度振れ量を検出する第１振れ検出工程と、
   第２振れ検出手段が、前記防振制御装置に加わる平行振れ量を検出する第２振れ検出工程と、
   ゲイン決定手段が、前記入力手段により入力された画像に含まれる主被写体の大きさが、画像全体に占める割合に基づいて、前記平行振れ量を補正するための補正ゲインを決定するゲイン決定工程と、
   駆動手段が、前記角度振れ量と、前記平行振れ量を前記補正ゲインにより補正した値との合成値に基づいて、前記振れ補正手段を駆動する駆動工程とを有し、
   前記ゲイン決定工程では、前記主被写体の大きさが、画像全体に占める割合が大きい程、前記補正ゲインを大きくすることを特徴とする制御方法。
9. 画像を入力する入力手段と、画像振れを補正する振れ補正手段とを有する防振制御装置の制御方法であって、
   第１振れ検出手段が、前記防振制御装置に加わる角度振れ量を検出する第１振れ検出工程と、
   第２振れ検出手段が、前記防振制御装置に加わる平行振れ量を検出する第２振れ検出工程と、
   第１の算出手段が、焦点距離及び撮影倍率に応じて、前記角度振れ量を補正する角度振れ補正係数を算出する第１の算出工程と、
   第２の算出手段が、前記焦点距離及び前記撮影倍率に応じて、前記平行振れ量を補正する平行振れ補正係数を算出する第２の算出工程と、
   ゲイン決定手段が、前記入力手段により入力された画像に含まれる主被写体の大きさが、画像全体に占める割合に基づいて、前記平行振れ補正係数を補正するための補正ゲインを決定するゲイン決定工程と、
   駆動手段が、前記角度振れ量を前記角度振れ補正係数により補正した値と、前記平行振れ量を前記補正ゲインにより補正された前記平行振れ補正係数により補正した値との合成値に基づいて、前記振れ補正手段を駆動する駆動工程とを有し、
   前記ゲイン決定工程では、前記主被写体の大きさが、画像全体に占める割合が大きい程、前記補正ゲインを大きくすることを特徴とする制御方法。

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