JP2015075697A - 像振れ補正装置、その制御方法および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影者の手振れ特性の違いや撮影状況の違いによる像振れ補正性能の低下を防止する。【解決手段】振動センサ２０１が、撮像装置に加えられる手振れを検出し、第１防振制御部２０３が、上記手振れの振れ信号から低周波成分と高周波成分とを抽出する。第１レンズ位置制御部２０５、第１ドライブ部２０７および第１防振レンズ１０３が、上記振れ信号の低周波成分を補正する。そして、第３レンズ位置制御部２１１、第３ドライブ部２１４および第２防振レンズ１１３が、上記振れ信号の高周波成分を補正する。【選択図】図５

Description

本発明は、像振れ補正装置、その制御方法および撮像装置に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置による画像撮像時に、カメラ本体を保持するユーザの手が揺れる（手振れが発生する）ことにより、被写体像に振れ（像振れ）が生ずる場合がある。この像振れを補正する像振れ補正手段を備える撮像装置が提案されている。

像振れ補正手段による補正処理としては、従来より光学像振れ補正処理や、電子的像振れ補正処理が用いられている。光学式像振れ補正処理は、角速度センサ等でカメラ本体に加えられた振動を検出し、検出結果に応じて撮像光学系内部に設けられた防振レンズを移動させる。これにより、撮像光学系の光軸方向を変化させることによって撮像素子の受光面に結像される像を移動して像振れを補正する。また、電子式像振れ補正処理は、撮像画像に対して画像処理を行って、擬似的に像振れを補正する処理である。

従来の像振れ補正手段による像振れ補正性能は、例えば、撮影状況の違い、撮影者の手振れ特性の違いなどによって影響を受けやすい。撮影者の手振れ特性の違いとしては、撮影者固有の手振れの大きい周波数帯域が異なることがある。また、撮影状況の違いとしては、例えば、乗り物に乗りながら撮影する状況や、歩き撮り撮影する状況などが考えられる。このような状況では、像振れ量が大きいので、像振れ補正手段の補正できる振れ量を大きくする必要があるが、像振れ補正量を大きくするためには、像振れ補正手段が大型化してしまう。

特許文献１は、固定部材を挟んで前後にそれぞれ第１の補正部材を保持する第１の可動鏡筒と、第２の補正部材を保持する第２の可動鏡筒が配置された像振れ補正装置を開示している。

特開２００９−２５８３８９号公報

特許文献１が開示する像振れ補正装置は、第１の補正部材と第２の補正部材を逆向きに駆動することで、少ない駆動ストロークで大きな補正角を得ることができる。しかし、この像振れ補正装置のように、単に補正角度を大きくするだけでは、撮影者の手振れ特性の違いや撮影状況の違いによって、像振れ補正性能が低下してしまう。

本発明は、撮影者の手振れ特性の違いや撮影状況の違いによる像振れ補正性能の低下を防止する像振れ補正装置の提供を目的とする。

本発明の一実施形態の像振れ補正装置は、撮像装置に加えられる手振れを検出する検出手段と、前記手振れにより生ずる被写体像の画像振れを補正する第１、第２の補正手段を備える。前記第１の補正手段は、前記手振れの振れ信号から抽出される当該振れ信号の低周波成分を補正する。また、前記第２の補正手段は、前記手振れの振れ信号から抽出される当該振れ信号の高周波成分を補正する。

本発明の像振れ補正装置によれば、撮影条件、撮影者等の振れ量、振れ周波数の違いによる像振れ補正性能低下の影響を受けにくい、良好な像振れ補正を実現できる。

本実施形態の撮像装置の構成例を示す図である。 本実施形態の像振れ補正装置の構成を示す図である。 第１防振レンズ駆動部の分解斜視図の例である。 第１、第２防振レンズ駆動部の位置関係を示す図である。 振れ信号を補正する機構を示す図である。 防振レンズの目標位置算出処理を説明するフローチャートである。 第１、第２の補正手段の駆動条件を示す図である。 従来の像振れ補正装置の防振性能と本実施形態の像振れ補正装置の防振性能とを示す図である。

図１は、本実施形態の撮像装置の構成例を示す図である。図１に示す撮像装置は、デジタルスチルカメラである。なお、本実施形態の撮像装置が、動画撮影機能を有していてもよい。

図１に示す撮像装置は、ズームユニット１０１乃至制御部１１９を備える。ズームユニット１０１は、結像光学系を構成する、倍率が可変な撮影レンズの一部である。ズームユニット１０１は、撮影レンズの倍率を変更するズームレンズを含んでいる。ズーム駆動部１０２は、制御部１１９の制御に従ってズームユニット１０１の駆動を制御する。第１防振レンズ１０３は、像振れを補正する補正部材である。第１防振レンズ１０３は、撮影レンズの光軸に対して直交する方向に移動可能に構成されている。第１防振駆動部１０４は、第１防振レンズ１０３の駆動を制御する。第２防振レンズ１１３は、第１防振レンズと同等の構成を有する。また、第２防振駆動部１１４は、第２防振レンズ１１３の駆動を制御する。

絞り・シャッタユニット１０５は、絞り機能を有するメカニカルシャッタである。絞り・シャッタ駆動部１０６は、制御部１１８の制御に従って絞り・シャッタユニット１０５を駆動する。フォーカスレンズ１０７は撮影レンズの一部であり、撮影レンズの光軸に沿って位置を変更可能に構成される。フォーカス駆動部１０８は、制御部１１９の制御に従ってフォーカスレンズ１０７を駆動する。

撮像部１０９は、撮影レンズによる光学像を、ＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子を用いて画素単位の電気信号に変換する。ＣＣＤは、Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅの略称である。ＣＭＯＳは、Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅの略称である。撮像信号処理部１１０は、撮像部１０９から出力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換、相関二重サンプリング、ガンマ補正、ホワイトバランス補正、色補間処理等を行い、映像信号に変換する。映像信号処理部１１１は、撮像信号処理部１１０から出力された映像信号を、用途に応じて加工する。具体的には、映像信号処理部１１１は、表示用の映像を生成したり、記録用に符号化処理やデータファイル化を行ったりする。

表示部１１２は、映像信号処理部１１１が出力する表示用の映像信号に基づいて、必要に応じて画像表示を行う。電源部１１５は、撮像装置全体に、用途に応じて電源を供給する。外部入出力端子部１１６は、外部装置との間で通信信号及び映像信号を入出力する。操作部１１７は、撮像装置にユーザが指示を与えるためのボタンやスイッチなどを有する。記憶部１１８は、映像情報など様々なデータを記憶する。制御部１１９は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有し、ＲＯＭに記憶された制御プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵで実行することによって撮像装置の各部を制御し、以下に説明する様々な動作を含む撮像装置の動作を実現する。ＣＰＵは、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略称である。ＲＯＭは、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略称である。ＲＡＭは、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略称である。

操作部１１７は、押し込み量に応じて第１スイッチ（ＳＷ１）および第２スイッチ（ＳＷ２）が順にオンするように構成されたレリーズボタンを有する。レリーズボタンが、半押しさた場合にレリーズスイッチＳＷ１がオンし、レリーズボタンが最後まで押し込まれたときにレリーズスイッチＳＷ２がオンする。レリーズスイッチＳＷ１がオンすると、制御部１１９が、映像信号処理部１１１が表示部１１２に出力する表示用の映像信号に基づいてＡＦ評価値を算出する。そして、制御部１１９が、ＡＦ評価値に基づいて、フォーカス駆動部１０８を制御することにより自動焦点検出を行う。

また、制御部１１９は、映像信号の輝度情報と、予め定められたプログラム線図とに基づいて、適切な露光量を得るための絞り値及びシャッタスピードを決定するＡＥ処理を行う。レリーズスイッチＳＷ２がオンされると、制御部１１９は、決定した絞り及びシャッタ速度で撮影を行い、撮像部１０９で得られた画像データを記憶部１１８に記憶するように各処理部を制御する。

操作部１１７は、さらに、振れ補正（防振）モードを選択可能にする防振スイッチを有する。防振スイッチにより振れ補正モードが選択されると、制御部１１９が、第１防振駆動部１０４および第２防振駆動部１１４に防振動作を指示し、これを受けた防振駆動部１０４および防振駆動部１１４が、防振オフの指示がなされるまで防振動作を行う。また、操作部１１７は、静止画撮影モードと動画撮影モードとのうちの一方を選択可能な撮時モード選択スイッチを有する。撮影モード選択スイッチの操作による撮影モードの選択を通じて、制御部１１９は、第１防振駆動部１０４と第２防振駆動部１１４の動作条件を変更することができる。第１防振駆動部１０４と第２防振駆動部１１４とによって、本実施形態の像振れ補正装置が構成される。

また、操作部１１７は、再生モードを選択するための再生モード選択スイッチも有する。再生モード選択スイッチの操作によって、再生モードが選択されると、制御部１１９が防振動作を停止する。また、操作部１１７には、ズーム倍率変更の指示を行う倍率変更スイッチが含まれる。倍率変更スイッチの操作によって、ズーム倍率変更の指示がされると、制御部１１９を介して指示を受けたズーム駆動部１０２が、ズームユニット１０１を駆動して、指示されたズーム位置にズームユニット１０１を移動させる。

図２は、本実施形態の像振れ補正装置の構成を示す図である。
第１振動センサ２０１は、例えば角速度センサであり、通常姿勢（画像の長さ方向が水平方向とほぼ一致する姿勢）における、撮像装置の垂直方向（ピッチ方向）の振動を検出する。第２振動センサ２０２は例えば角速度センサであり、通常姿勢における撮像装置の水平方向（ヨー方向）の振動を検出する。第１防振制御部２０３は、ピッチ方向における防振レンズの補正位置制御信号を出力し、防振レンズの駆動を制御する。第２防振制御部２０４は、ヨー方向における防振レンズの補正位置制御信号を出力し、防振レンズの駆動を制御する。

第１レンズ位置制御部２０５は、第１防振制御部２０３からのピッチ方向での補正位置制御信号と、第１ホール素子２０９からの防振レンズのピッチ方向での位置情報とから、フィードバック制御を行う。これにより、第１レンズ制御部２０５は、例えば、アクチュエータである第１ドライブ部２０７を駆動する。同様に、第２レンズ制御部２０６は、第２防振制御部２０４からのヨー方向での補正位置制御信号と、第２ホール素子２１０からの防振レンズのヨー方向での位置情報とから、フィードバック制御を行う。これにより、第２レンズ制御部２０６は、例えば、アクチュエータである第２ドライブ部２０８を駆動する。

次に、第１防振駆動部１０４による第１防振レンズ１０３の駆動制御動作について説明する。
第１防振制御部２０３、第１振動センサ２０１から撮像装置のピッチ方向の振れを表す振れ信号（角速度信号）が供給される。また、第２防振制御部２０４には、第２振動センサ２０２から撮像装置のヨー方向の振れを表す振れ信号（角速度信号）が供給される。

第１防振制御部２０３は、供給された振れ信号に基づいて、ピッチ方向に防振レンズ１０３を駆動する補正位置制御信号を生成し、第１レンズ位置制御部２０５に出力する。また、第２防振制御部２０４は、供給された振れ信号に基づいて、ヨー方向に防振レンズ１０３を駆動する補正位置制御信号を生成し、第２レンズ位置制御部２０６に出力する。

第１ホール素子２０９は、第１防振レンズ１０３に設けられた磁石による磁場の強さに応じた電圧を有する信号を、第１防振レンズ１０３のピッチ方向における位置情報として出力する。第２ホール素子２１０は、第１防振レンズ１０３に設けられた磁石による磁場の強さに応じた電圧を有する信号を、第１防振レンズ１０３のヨー方向における位置情報として出力する。位置情報は、第１レンズ制御部２０５、第２レンズ制御部２０６に供給される。

第１レンズ制御部２０５は、第１ホール素子２０９からの信号値が、第１防振制御部２０３からの補正位置制御信号値に収束するよう、第１ドライブ部２０７を駆動しながらフィードバック制御する。また、第２レンズ制御部２０６は、第２ホール素子２１０からの信号値が、第２防振制御部２０４からの補正位置制御信号値に収束するよう、第２ドライブ部２０８を駆動しながらフィードバック制御する。

なお、第１ホール素子２０９、第２ホール素子２１０から出力される位置信号値には、ばらつきがあるので、所定の補正位置制御信号に対して防振レンズ１０３が所定の位置に移動するように、第１及び第２ホール素子２０９，２１０の出力調整を行う。

第１防振制御部２０３は、第１振動センサ２０１からの振れ情報に基づき、被写体像の画像振れを打ち消すように第１防振レンズ１０３の位置を移動させる補正位置制御信号を出力する。第２防振制御部２０４は、第２振動センサ２０２からの振れ情報に基づき、画像振れを打ち消すように第１防振レンズ１０３の位置を移動させる補正位置制御信号を出力する。

第２防振制御部２０４は、第２振動センサ２０２からの振れ情報に基づき、画像振れを打ち消すように第１防振レンズ１０３の位置を移動させる補正位置制御信号を出力する。例えば、第１防振制御部２０３、第２防振制御部２０４は、振れ情報（角速度信号）または振れ情報にフィルタ処理等を行うことにより、補正速度制御信号または補正位置制御信号を生成する。以上の動作により、撮影時に手振れ等の振動が撮像装置に存在しても、ある程度の振動までは画像振れを防止できる。また、第１防振制御部２０３、第２防振制御部２０４は、第１振動センサ２０１、第２振動センサ２０２からの振れ情報と、第１ホール素子２０９、第２ホール素子２１０の出力に基づいて、撮像装置のパンニング状態を検出し、パンニング制御を行う。

第２防振駆動部２０４による第２防振レンズ１１３の駆動制御動作は、第１防振駆動部１０４による第１防振レンズ１０３の駆動制御動作と同様である。すなわち、第１防振制御部２０４が、供給された振れ信号に基づいて、ピッチ方向に第２防振レンズ１１３を駆動する補正位置制御信号を生成し、第３レンズ位置制御部２１１に出力する。また、第２防振制御部２０４が、供給された振れ信号に基づいて、ヨー方向に防振レンズ１１３を駆動する補正位置制御信号を生成し、第４レンズ位置制御部２１２に出力する。

第３レンズ制御部２１１は、第３ホール素子２１６からの信号値が、第１防振制御部２０３からの補正位置制御信号値に収束するよう、第３ドライブ部２１４を駆動しながらフィードバック制御する。また、第４レンズ制御部２１２は、第４ホール素子２１３からの信号値が、第２防振制御部２０４からの補正位置制御信号値に収束するよう、第４ドライブ部２０８を駆動しながらフィードバック制御する。

本実施例では、第１防振制御部２０３、第１レンズ位置制御部２０５および第１ドライブ部２０７が、ピッチ方向の振れ信号の低周波成分を補正する。また、第１防振制御部２０３、第３レンズ位置制御部２０５および第３ドライブ部２１４が、ピッチ方向の振れ信号の高周波成分を補正する。

また、第２防振制御部２０４、第２レンズ位置制御部２０６および第２ドライブ部２０８が、ヨー方向の振れ信号の低周波成分を補正する。また、第２防振制御部２０４、第４レンズ位置制御部２１２および第４ドライブ部２１５が、ヨー方向の振れ信号の高周波成分を補正する。

図３は、第１防振レンズ駆動部の分解斜視図の例である。
第１防振レンズ駆動部１０４は、第１防振レンズ１０３、可動鏡筒１２２、固定地板１２３、転動ボール１２４、第１電磁駆動部２０７、第２の電磁駆動部２０８を備える。また、第１防振レンズ駆動部１０４は、付勢ばね１２７、第１位置センサ２０９、第２位置センサ２１０、センサーホルダー１２９を備える。

第１電磁駆動部２０７は、第１磁石１２５１、第１コイル１２５２、第１ヨーク１２５３を備える。第２電磁駆動部２０８は、第２磁石１２６１、第２コイル１２６２、第２ヨーク１２６３を備える。

第１防振レンズ１０３は、光軸を偏心させることのできる第１の補正光学部材である。第１防振レンズ１０３は、第１防振制御部２０３、第２防振制御部２０４により駆動制御される。これにより、撮像光学系を通過した光像を移動させる像振れ補正動作が行われ、撮像面での像の安定性を確保することができる。なお、本実施例では、補正光学系として補正レンズを用いているが、撮影光学系に対してＣＣＤなどの撮像手段を駆動することでも、撮像面での像の安定性を確保できる。すなわち、撮像手段を、像振れを補正する手段として用いてもよい。

可動鏡筒１２２は、中央の開口部に第１防振レンズ１０３を保持する第１の可動部である。可動鏡筒１２２は、第１磁石１２５１および第２磁石１２５２を保持する。また、可動鏡筒１２２は、転動ボール受け部を３個備えており、転動ボール１２４によって、光軸と直交する面内を移動可能に転動支持される。また、可動鏡筒１２２は、ばねかけ部を３個所備えており、付勢ばね１２７の一端を保持できる。

固定地板１２３は、円筒形状に形成される第１の固定部材である。固定地板１２３は、外周部の３個所にフォロワー１２３１を備える。固定地板１２３の中央の開口部に、可動鏡筒１２２が配置されている。これにより、可動鏡筒１２２の可動量を制限することができる。

また、固定地板１２３は、第１磁石１２５１の着磁面と対向する個所において、第１のコイル１２５２および第１のヨーク１２５３を保持する。また、固定地板１２３は、第２磁石１２６１の着磁面と対向する個所において、第２のコイル１２６２および第２のヨーク１２６３を保持する。また、固定地板１２３は、転動ボール受け部を３個備え、可動鏡筒１２２を、転動ボール１２４を介して、光軸と直交する面内を移動可能に支持する。また、固定地板１２３は、ばねかけ部を３個備える。これにより、付勢ばね１２７の一端を保持する。

第１電磁駆動部２０７は、この例では、公知のボイスコイルモータである。固定地板１２３に取り付けられた第１コイル１２５２に電流を流すことで、可動鏡筒１２２に固定された第１磁石１２５１との間にローレンツ力を発生し、可動鏡筒１２２を駆動することができる。第２電磁駆動部２０８は、第１電磁駆動部２０７と同様のボイスコイルモータを９０°回転させて配置したものであるので、詳しい説明は省略する。

付勢ばね１２７は、変形量に比例する付勢力を発生する引っ張りばねである。付勢ばね１２７は、一端を可動鏡筒１２２に固定され、他端を固定地板１２３に固定され、その間に付勢力を発生する。この付勢力により、転動ボール１２４が挟持され、転動ボール１２４は固定地板１２３と可動鏡筒１２２との接触状態を保つことができる。

位置センサ２０９および位置センサ２１０は、第１磁石１２５１および第２磁石１２６１の磁束を読み取るホール素子を利用した２つの磁気センサであり、その出力変化から、可動鏡筒１２２の平面内の移動を検出することができる。

センサーホルダー１２９は、概略円盤上に構成され、固定地板１２３に固定される。２つの位置センサ１２８を、第１磁石１２５１および第２磁石１２６１と対向する位置に保持することができる。また、センサーホルダー１２９は、固定地板１２３とともに形成された内部の空間に可動鏡筒１２２を収納することができる。これにより、像振れ補正装置に衝撃力がかかったときや、姿勢差が変化したときでも、内部の部品の脱落を防ぐことができる。上述した構成により、第１防振駆動部１０４は、光軸と直交する面上の任意の位置に第１防振レンズ１０３を移動させることができる。

図４は、第１防振レンズ駆動部と第２防振レンズ駆動部の位置関係を示す図である。図４では、説明のために、防振レンズ駆動部の一部を分解・省略して示す。可動鏡筒１３２は、第２防振駆動部１１４が備える第２の可動部である。可動鏡筒１３２は、中央の開口部に第２防振レンズ１１３を保持する。固定地板１３３は、第２防振駆動部１１４が備える第２の固定部材である。第２防振レンズ駆動部は、レンズの形状およびそれを保持する可動鏡筒１３２の形状以外は、第１防振レンズ駆動部と同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。

図５は、本実施例の像振れ補正装置が備えるピッチ方向の振れ信号を補正する機構を示す図である。第２防振制御部２０４、第２レンズ位置制御部２０６、第４レンズ位置制御部２１２、第２ドライブ部２０８、第４ドライブ部２１５によって実現されるヨー方向の振れ信号を補正する機構については、図５に示す機構と同様であるので、説明を省略する。

図５において、第１振動センサ２０１は、撮像装置に加わる振れ情報信号（角速度信号）を検出する。第１防振制御部２０３は、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）５０１、５０３、５０４、パン判定部５０２、減算器５００を備える。ＬＰＦ５０１は、第１振動センサ２０１が検出した振れ信号から、低周波成分を抽出する。ＬＰＦ５０１により抽出された低周波の手振れ信号は、フィルタ安定までの時定数が変更可能なＬＰＦ５０３により積分処理され、低周波成分のみ抽出された振れ角度信号が生成される。フィルタ安定までの時定数が変更可能とは、例えば、フィルタの係数を変更することによりカットオフ周波数を変更可能であること、もしくは、フィルタの演算内の演算結果（中間値）を保持するバッファを任意のタイミングで自由に書き換えられることを意味する。

パン判定部５０２は、撮像装置のパン動作を判定し、ＬＰＦ５０３およびＬＰＦ５０４のフィルタ安定までの時定数変更処理を行う。具体的には、パン判定部５０２は、第１振動センサ２０１が検出した振れ信号が規定値以上となった場合に、パン動作がされたと判定する。パン判定部５０２が、第１防振レンズ１０３の現在位置、第２防振レンズ１１３の現在位置が規定値以上となった場合に、パン動作がされたと判定してもよい。また、パン判定部５０２が、第１防振レンズ１０３の目標位置、第２防振レンズ１１３の目標位置が規定値以上となった場合に、パン動作がされたと判定してもよい。これにより、大きな振れが撮像装置に加わった場合に、第１防振レンズ１０３、第２防振レンズ１１３が可動範囲以上に駆動してしまうことを防止し、パン動作直後の揺れ戻しにより撮影画像が不安定になることを防止することができる。

減算器５００は、第１振動センサ２０１で検出された手振れ信号からＬＰＦ５０１で抽出された低周波成分を減算することで、手振れ信号から高周波成分を抽出する。ＬＰＦ５０４は、抽出された高周波成分を、積分処理することで角速度情報から角度情報に変換し、高周波成分のみ抽出された手振れ角度信号を生成する。なお、ＬＰＦ５０３およびＬＰＦ５０４の係数を変更することで、フィルタの出力を任意の倍率で出力することが可能である。

以上のように生成された手振れ角度信号の低周波成分から生成された防振レンズ目標位置が、第１駆動リミット５０５で駆動量が制限された後に、第１レンズ位置制御部２０５へ入力される。手振れ角度信号の高周波成分から生成された防振レンズ目標位置が、第３駆動リミット５０６で駆動量を制限された後に、第３レンズ位置制御部２１１へ入力される。

第１ホール素子２０９で検出された第１防振レンズ１０３の位置情報が、第１位置検出信号増幅器５０７によって所定の大きさに増幅された後に第１駆動リミット５０５から出力されたレンズ目標位置と比較される。そして、第１ドライブ部２０７を介して、位置フィードバック制御により防振動作が実行される。

また、第３ホール素子２１６で検出された第２防振レンズ１１３の位置情報が、第３位置検出信号増幅器５０８によって所定の大きさに増幅された後に第３駆動リミット５０６から出力されたレンズ目標位置と比較される。そして、第３ドライブ部２１４を介して位置フィードバック制御により防振動作が実行される。第１レンズ位置制御部２０５および第３レンズ位置制御部２１１については、任意の制御演算器を使用してもよい。この例では、第１レンズ位置制御部２０５および第３レンズ位置制御部２１１としてＰＩＤ制御器を使用する。

図６は、本実施例の撮像装置による防振レンズの目標位置算出処理を説明するフローチャートである。防振制御演算は、一定周期間隔で実行される。まず、処理が開始すると（ステップＳ１０１）、振動センサ２０１が手振れ信号を取得する（ステップＳ１０２）。続いて、ＬＰＦ５０１が、手振れ信号の周波数帯域を分割する演算を行い（ステップＳ１０３）、ＬＰＦ５０１の演算結果が手振れ信号の低周波成分としてメモリに保存される（ステップＳ１０４）。

次に、パン判定部５０２が、撮像装置がパン動作（パンニング）中であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。撮像装置がパンニング中であると判定された場合は、ＬＰＦ５０３、５０４の演算が安定するまでの時定数を短くする処理が行われる（ステップＳ１０６）。パンニング中ではないと判定された場合は、時定数変更の処理は行わず、処理がステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において、ＬＰＦ５０３が、ステップＳ１０４でメモリに保存されたＬＰＦ５０１の出力値を取得する（ステップＳ１０７）。そして、ＬＰＦ５０３が、取得した出力値を積分して、角速度情報から角度情報へ変換する（ステップＳ１０８）。
次に、第１駆動リミット５０５が、ＬＰＦ５０３の出力値を所定の大きさに制限する（ステップＳ１０９）。そして、第１駆動リミット５０５が、ＬＰＦ５０３の出力値を第１レンズ位置制御部２０５へ入力する（ステップＳ１１０）。これにより、第１防振レンズ１０３が駆動される。

次に、減算器５００が、ステップＳ１０２で取得された手振れ信号からステップＳ１０４で保存されたＬＰＦ５０１の出力値を減算して（ステップＳ１１１）、手振れ信号の高周波数成分が抽出される。このようにして、手振れ信号がＬＰＦ５０１で設定したカットオフ周波数にて低周波成分と高周波成分に分割される。

ＬＰＦ５０４が、抽出された手振れ信号の高周波成分を積分することで角速度信号から角度信号に変換する（ステップＳ１１２）。そして、第３駆動リミット５０６が、ＬＦＰ５０４の出力値を所定の大きさに制限して（ステップＳ１１３）、第３レンズ位置制御部２１１へ入力する（ステップＳ１１４）。これにより、第２防振レンズ１１３が駆動される。

本実施例の像振れ補正装置は、手振れ信号を低周波成分と高周波成分とに分割し、それぞれの成分を第１レンズ位置制御部２０５、第３レンズ位置制御部２１１によって別個に補正する。これにより、撮影者の手振れ特性の違いや撮影状況の違いによる像振れ補正性能の低下を防止することができる。

次に、本実施例の像振れ補正装置が備える第１の補正手段および第２の補正手段の駆動条件について、図７を参照して説明する。この例では、第１防振レンズ１０３が、第１の補正手段として機能する。また、第２防振レンズ１１３が、第２の補正手段として機能する。

（防振周波数帯域）
第１の補正手段の防振周波数帯域は、振れ信号の低周波成分である。第２の補正手段の防振周波数帯域は、振れ信号の高周波成分である。

（防振の補正角度）
第１の補正手段による防振の補正角度は、第２の補正手段による防振の補正角度に比べて広く設定する。これは、一般的に、振れ信号の低周波成分は、高周波成分に比べて大きく、防振角度が多く必要となるからである。これにより、第１の補正手段に比べて、第２の補正手段に対応するメカ構成を小さくすることができる。

（レンズ駆動による光学性能劣化）
一般的に、振れ信号を補正する手段の駆動量が大きくなると、周辺光量、解像度、収差などが劣化する傾向がある。したがって、防振のため駆動量が大きくなりやすい第１の補正手段については、第２の補正手段に比べて、レンズ駆動による光学性能を劣化しにくい構成に設定する。

（駆動方式）
防振レンズの駆動方式は、公知である光軸に対してチルトする方式の駆動方法の方が、光軸に直交する面にシフトする方式に比べて、光学性能の劣化が小さい。したがって、第１の補正手段が備える第１防振レンズ１０３は、チルト方向へ駆動する方式とし、第２の補正手段が備える第２防振レンズ１１３は、シフト駆動する方式とする。

（レンズの配置位置）
本実施例では、第１の補正手段の補正角度は第２の補正手段の補正角度より大きく設定される。したがって、第１防振レンズ１０３は、第２防振レンズ１１３よりも、光学性能の劣化が少ない被写体側に近い方へ配置する。

（位置検出信号増幅率）
ホール素子が出力する信号（ホール素子信号）は、防振レンズの位置検出信号である。ホール素子信号を所定の倍率に増幅する位置検出信号増幅器の増幅率については、ホール素子信号の増幅率が大きい方が、位置検出に対する分解能は向上する。しかし、増幅後の電気信号をデジタル的にＡＤコンバータなどで取得する場合には、限られた電圧レンジ内でダイナミックレンジが広くとれない場合が多い。したがって、分解能とダイナミックレンジとを両立させるために、ダイナミックレンジの必要な低周波振れを補正する第１の補正手段に対応するホール素子信号の増幅率を小さく設定する。一方、高周波で細かな振れが多い第２の補正手段に対応するホール素子信号の増幅率を大きく設定することで、位置検出の分解能を高くする。具体的には、第１の信号増幅手段である第１位置検出信号増幅器５０７による信号増幅率を、第２の信号増幅手段である第３位置検出信号増幅器５０８による信号増幅率よりも小さくする。

（防振調整周波数）
防振調整周波数は、補正手段による防振の効果が最も高くなる周波数である。本実施例では、第１の補正手段の防振調整周波数を、第２の補正手段の防振調整周波数に比べて低く設定する。

図８は、防振レンズ１つを用いる従来の像振れ補正装置の防振性能と防振レンズ２つを用いる本実施例の像振れ補正装置の防振性能とを示す。
図８（Ａ）は、従来の像振れ補正装置の防振性能を示す。図８（Ｂ）は、本実施例の像振れ補正装置の防振性能を示す。図８（Ａ），（Ｂ）における縦軸は、抑振率を示す。横軸は、手振れ周波数を示す。抑振率は、手振れ性能を示す指標である。抑振率は、例えば、以下の式で表される。

抑振率＝（手振れ補正切り時の揺れ量−手振れ補正入り時の揺れ量）／手振れ補正切り時の揺れ量×１００％
上記式より、手振れ補正入り時の揺れ残りがなくなれば（０となれば）、抑振率は１００％となる。

図８（Ａ）に示すように、従来の像振れ補正装置では、１つの手振れ周波数で抑振率が最大となる場合が多い。これは、振れセンサの精度、特性、感度ばらつき等の要因、あるいは防振レンズの駆動特性、防振制御器、レンズ位置制御器などのチューニングなどの要因から、すべての手振れ周波数で抑振率が最大となるようにすることが困難だからである。したがって、従来の像振れ補正装置によれば、例えば、低周波側の抑振率を最大となるように制御器のチューニングおよび、防振制御器内の積分ＬＰＦのゲインを調整すると、高周波の抑振率が下がってしまう。

一方、本実施例の像振れ補正装置は、振れ信号を低周波および高周波に分割して、それぞれを別個の防振レンズで補正する。したがって、本実施例の像振れ補正装置では、図８（Ｂ）に示すように、低周波および高周波それぞれについて、別々に抑振率が最大となるようにチューニングすることで、従来の像振れ補正装置に比べて抑振率が高くなる周波数領域が広がり、防振性能が高くなる。すなわち、本実施例の像振れ補正装置によれば、ユーザによって手振れ周波数傾向が違うことによる防振性能差を吸収することができ、手振れ補正の効果を高くすることができる。

（帰還制御手段周波数帯域）
図７の説明に戻る。第２の補正手段は、高周波側の防振を主に行う。したがって、第２の補正手段の現在位置をフィードバック制御する第１のフィードバック制御手段の周波数帯域を、第２の補正手段の現在位置をフィードバック制御する第２のフィードバック制御手段の周波数帯域より高く設定する。第１レンズ位置制御部２０５が、第１のフィードバック制御手段に相当する。また、第３レンズ位置制御部２１１が、第２のフィードバック制御手段に相当する。

（レンズ駆動ストロークに対する防振角度）
防振レンズの光学特性上、同じ駆動ストロークに対して得られる防振角度は異なる。より大きな防振角度に必要な低周波を主に防振する第１の補正手段として、第２の補正手段に比べて、駆動ストロークに対して得られる防振角度の大きいレンズを使用する。
本実施形態の像振れ補正装置は、第１、第２の補正手段を、振れ周波数の大きさに対応して別々に設計する。これにより、装置を大型化することなく撮影条件、撮影者等の振れ量、振れ周波数の違いによる振れ補正性能への影響を受けにくい、防振効果の高い、像振れ補正処理を実行することができる。

１０３ 第１防振レンズ
１１３ 第２防振レンズ
１１９ 制御部

Claims (11)

1. 撮像装置に加えられる手振れを検出する検出手段と、
   前記手振れにより生ずる被写体像の画像振れを補正する第１、第２の補正手段を備え、
   前記第１の補正手段は、前記手振れの振れ信号から抽出される当該振れ信号の低周波成分を補正し、
   前記第２の補正手段は、前記手振れの振れ信号から抽出される当該振れ信号の高周波成分を補正することを特徴とする像振れ補正装置。
2. 前記第１の補正手段と前記第２の補正手段とは、少なくとも、防振の補正角度、各々の補正手段の駆動による光学性能劣化、駆動方式、配置位置、各々の補正手段の位置検出信号の増幅率、各々の補正手段の現在位置を制御する手段の周波数帯域、防振調整周波数のうちのいずれかが互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
3. 前記第１の補正手段の防振の補正角度は、前記第２の補正手段の防振の補正角度に比べて広いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の像振れ補正装置。
4. 前記第１の補正手段は、第２の補正手段に比べて、駆動による光学性能劣化が小さくなるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
5. 前記第１の補正手段の駆動方式は、前記第１の補正手段を前記撮像装置の撮影光学系の光軸に対してチルトする駆動方式であり、
   前記第２の補正手段の駆動方式は、前記第２の補正手段を前記光軸と直交する方向にシフトする駆動方式であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
6. 前記第１の補正手段は、前記第２の補正手段に比べて、被写体に近い位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
7. 前記第１の補正手段の位置検出信号を増幅する第１の信号増幅手段と、
   前記第２の補正手段の位置検出信号を増幅する第２の信号増幅手段とをさらに備え、
   前記第１の信号増幅手段による信号増幅率は、前記第２の信号増幅手段による信号増幅率に比べて小さいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
8. 前記第１の補正手段の現在位置をフィードバック制御する第１のフィードバック制御手段と、
   前記第２の補正手段の現在位置をフィードバック制御する第２のフィードバック制御手段とを備え、
   前記第２のフィードバック制御手段の周波数帯域は、前記第１のフィードバック制御手段の周波数帯域より広いことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
9. 前記第１の補正手段の防振調整周波数は、前記第２の補正手段の防振調整周波数より低く設定される
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
10. 撮像装置に加えられる手振れを検出する検出工程と、
    前記手振れにより生ずる被写体像の画像振れを補正する第１、第２の補正工程とを有し、
    前記第１の補正工程では、前記手振れの振れ信号から抽出される当該振れ信号の低周波成分を補正し、
    前記第２の補正工程では、前記手振れの振れ信号から抽出される当該振れ信号の高周波成分を補正することを特徴とする像振れ補正装置の制御方法。
11. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の像振れ補正装置を備える撮像装置。

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