JP2015203862A

JP2015203862A - 像振れ補正装置およびその制御方法、プログラム、記憶媒体

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Publication number: JP2015203862A
Application number: JP2014084964A
Authority: JP
Inventors: 謙司竹内; Kenji Takeuchi
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Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2015-11-16
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Abstract

【課題】２つの振れ補正光学系をもつシステムにおいて、撮影画像に違和感のない良好な画像振れ補正を実現できる像振れ補正装置を提供する。【解決手段】装置の振れを検出する振れ検出部と、装置の振れに基づく像振れを補正する第１および第２の像振れ補正部と、振れ検出部により検出された振れ信号に第１の制限をかける第１の制限部と、第１の制限をかけられた振れ信号に基づいて第１の像振れ補正部を駆動する第１の駆動部と、振れ信号から第１の制限をかけられた振れ信号を減算して減算値を求める減算部と、減算値に対して第２の制限をかける第２の制限部と、第２の制限をかけられた振れ信号に基づいて第２の像振れ補正部を駆動する第２の駆動部とを備える。【選択図】図５

Description

本発明は可変頂角プリズム、シフトレンズ等のような結像面に対する結像位置を変えるための複数の作動手段を用いて高精細な画像を得るよう構成された像振れ補正装置及びその制御方法に関するものである。

デジタルカメラ等の撮像装置で撮像された画像は、画像撮像時にカメラ本体を保持する例えばユーザーの手が揺れることにより、被写体像に振れ、いわゆる手振れが生じる場合がある。このため、デジタルカメラにはカメラ本体に加えられた振動によって撮像画像に現れる被写体像の像振れを補正する補正機能が組み込まれている。このような像振れを補正する手段としては、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知られており、これらの処理によって像振れをキャンセルすることで実現されている。

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て、この検出結果に応じて被写体像を形成する撮影光学系内部に設けられた像振れ補正レンズを移動させ、この撮影光学系の光軸方向を変化させる。これによって撮像素子の受光面に結像される像を移動させて像振れを補正する処理である。また、電子式像振れ補正は、撮像画像に画像処理を施して、擬似的に像振れを補正する処理である。

ところで、従来の撮像装置の像振れ補正装置は、補正光学系の駆動に際し、目標の駆動量に対して駆動部の追従性の遅れが生じて十分な振れ補正効果が上げられない場合と、振れ補正の範囲が狭いために十分な振れ補正効果が上げられない２つの問題があった。

このような問題に対し、２つの振れ補正光学系を有し、焦点距離が望遠側、あるいは広角側の場合で、それぞれ駆動するレンズを切り替える方法が特許文献１に提案されている。

特開２００２−２５０９５２号公報

しかし、特許文献１では、撮像装置の焦点距離情報を取得し、焦点距離が所定値より大きいか否かで、２つの振れ補正光学系のどちらを使用するかを選択することのみ記されている。ところが、実際に問題となる振れ補正光学系の変更時に発生する撮影画像の急峻な画角変化など、振れ補正レンズの駆動が不連続になることに対する記載されていない。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、２つの振れ補正光学系をもつシステムにおいて、撮影画像に違和感のない良好な画像振れ補正を実現できる像振れ補正装置を提供することである。

本発明に係わる像振れ補正装置は、装置の振れを検出する振れ検出手段と、装置の振れに基づく像振れを補正する第１および第２の像振れ補正手段と、前記振れ検出手段により検出された振れ信号に第１の制限をかける第１の制限手段と、前記第１の制限をかけられた振れ信号に基づいて前記第１の像振れ補正手段を駆動する第１の駆動手段と、前記振れ信号から前記第１の制限をかけられた振れ信号を減算して減算値を求める減算手段と、前記減算値に対して第２の制限をかける第２の制限手段と、前記第２の制限をかけられた振れ信号に基づいて前記第２の像振れ補正手段を駆動する第２の駆動手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、２つの振れ補正光学系をもつシステムにおいて、撮影画像に違和感のない良好な画像振れ補正を実現できる像振れ補正装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る像振れ補正装置の構成を示すブロック図。図１における像振れ補正レンズ駆動部の構成を示すブロック図。像振れ補正機構の詳細構成を示す分解斜視図。像振れ補正機構の構成を示す分解斜視図第１の実施形態に係る像振れ補正制御部およびレンズ位置制御部の内部構成を示すブロック図。第１の実施形態における変倍率ポイントに応じた第１、第３駆動リミッタの設定値を示す図。第１の実施形態における像振れ補正制御部の処理フローチャート。第１および第２の実施形態における第１および第２の像振れ補正レンズの制御条件を示す図。第２の実施形態における像振れ補正制御部およびレンズ位置制御部の内部構成を示すブロック図。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる像振れ補正装置の機能構成例を示すブロック図である。本実施形態において撮像装置はデジタルスチルカメラであるが、動画撮影機能を有していてもよい。

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り、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。

補正部材としての第１像振れ補正レンズ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。像振れ補正レンズ駆動部１０４は、第１像振れ補正レンズ１０３の駆動を制御する。さらに第１像振れ補正レンズと同等の構成で第２像振れ補正レンズ１１３が配置されており、同様に像振れ補正レンズ駆動部１０４によって駆動制御される。

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１１９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ている。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、撮影レンズにより結像された光学像を、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。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ー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。

操作部１１７には、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が含まれる。レリーズボタンが約半分押し込まれたとき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が例えば映像信号処理部１１１が表示部１１２に出力する表示用の映像信号に基づく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例えば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は決定した絞り値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部を制御する。

操作部１１７には、像振れ補正モードを選択可能にする像振れ補正スイッチが含まれる。像振れ補正スイッチにより像振れ補正モードが選択されると、制御部１１９が像振れ補正レンズ駆動部１０４に像振れ補正動作を指示し、これを受けた像振れ補正レンズ駆動部１０４が像振れ補正オフの指示がなされるまで像振れ補正動作を行う。また、操作部１１７には、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が含まれており、それぞれの撮影モードにおいて像振れ補正レンズ駆動部１０４の動作条件を変更することができる。また、操作部１１７に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含まれており、再生モード時には像振れ補正動作を停止する。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。倍率変更スイッチによりズーム倍率変更の指示があると、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。

（像振れ補正レンズ駆動部１０４の構成）
図２は、像振れ補正レンズ駆動部１０４の機能構成例を示すブロック図である。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及び第２像振れ補正制御部２０３，２０４はそれぞれピッチ方向、ヨー方向における像振れ補正レンズの補正位置制御信号を出力し、像振れ補正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像振れ補正制御部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からの像振れ補正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によって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レンズ位置制御部２０６は、第２像振れ補正制御部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からの像振れ補正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によって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。

（像振れ補正レンズ駆動部１０４の動作）
次に、図２に示す像振れ補正レンズ駆動部１０４による第１像振れ補正レンズ１０３および第２像振れ補正レンズ１１３の駆動制御動作について説明する。

第１及び第２像振れ補正制御部２０３，２０４には、第１及び第２振動センサ２０１，２０２から、撮像装置のピッチ方向、ヨー方向の振れを表す像振れ信号（角速度信号）が供給される。第１及び第２像振れ補正制御部２０３，２０４はこの像振れ信号に基づいて、ピッチ方向及びヨー方向に第１像振れ補正レンズ１０３および第２像振れ補正レンズ１１３を駆動する補正位置制御信号をそれぞれ生成し、第１及び第３レンズ位置制御部２０５，２１１および第２及び第４レンズ位置制御部２０６，２１２に出力する。

第１及び第２ホール素子２０９，２１０は、第１像振れ補正レンズ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像振れ補正レンズ１０３のピッチ方向及び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及び第２レンズ位置制御部２０５，２０６に供給される。第１及び第２レンズ位置制御部２０５，２０６は、第１及び第２ホール素子２０９，２１０からの信号値が、第１及び第２像振れ補正制御部２０３，２０４からの補正位置制御信号値に収束するよう、第１及び第２ドライブ部２０７，２０８を駆動しながらフィードバック制御する。

第２像振れ補正レンズ１１３に対しても、同様に第３及び第４ホール素子２１６，２１３、第３及び第４レンズ位置制御部２１１，２１２、第３及び第４ドライブ部２１４，２１５を駆動してフィードバック制御する。

なお、第１及び第２ホール素子２０９，２１０及び第３及び第４ホール素子２１６，２１３から出力される位置信号値にはばらつきがある。そのため、所定の補正位置制御信号に対して第１および第２像振れ補正レンズ１０３、１１３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および第３及び第４ホール素子２１６，２１３の出力調整を行う。

第１及び第２像振れ補正制御部２０３，２０４は、第１及び第２振動センサ２０１，２０２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像振れ補正レンズ１０３および第２像振れ補正レンズ１１３の位置を移動させる補正位置制御信号をそれぞれ出力する。例えば、第１及び第２像振れ補正制御部２０３，２０４は、振れ情報（角速度信号）あるいは、振れ情報にフィルタ処理等を行うことにより補正速度あるいは補正位置制御信号を生成することができる。以上の動作により、撮影時に手ぶ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及び第２像振れ補正制御部２０３，２０４は、第１及び第２振動センサ２０１，２０２からの振れ情報と、第１及び第２ホール素子２０９，２１０および第３及び第４ホール素子２１６，２１３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。

（像振れ補正機構）
図３は、第１像振れ補正レンズ１０３、像振れ補正レンズ駆動部１０４における第１像振れ補正機構１０４ａの具体的構成例を示す分解斜視図である。第１像振れ補正機構１０４ａは、第１像振れ補正レンズ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電磁駆動部２０８、付勢ばね１２７を有する。さらに、第１ホール素子２０９、第２ホール素子２１０、センサーホルダー１２９も有する。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で構成される。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で構成される。

第１像振れ補正レンズ１０３は、光軸を偏心させることのできる第１補正光学部材である。第１像振れ補正レンズ１０３は、前述の第１像振れ補正制御部により駆動制御されることで、撮影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できる。なお、本実施形態では、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。このときは、撮像手段が補正光学系となる。

可動鏡筒１２２は、中央の開口部に第１像振れ補正レンズ１０３を保持する第１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個所有し、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。さらに、ばねかけ部を３個所有し、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固定部材である。外周部に３個所のフォロワー１２３１を３個所有する。また中央の開口部に可動鏡筒１２２を配置し、可動鏡筒１２２の可動量を制限する。

固定地板１２３は、第１磁石１２５１の着磁面と対向する個所に、第１コイル１２５２および第１ヨーク１２５３を保持する。また、第２磁石１２６１の着磁面と対向する個所に、第２コイル１２６２および第２ヨーク１２６３を保持する。また、転動ボール受け部を３個所有し、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で移動可能に支持する。また固定地板１２３は、ばねかけ部を３個所有し、付勢ばね１２７の一端を保持する。

第１電磁駆動部２０７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させ、可動鏡筒１２２を駆動する。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ため、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。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させる。この付勢力により、転動ボール１２４は挟持され、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。

第１ホール素子２０９および第２ホール素子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、概略円盤状に構成され、固定地板１２３に固定される。第１および第２ホール素子２０９，２１０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。また、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。これにより、像振れ補正装置に衝撃力が加わったときや、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。

この構成により、像振れ補正レンズ駆動部１０４における第１像振れ補正機構１０４ａは、光軸と直交する面上の任意の位置に第１像振れ補正レンズ１０３を移動させることができる。

像振れ補正レンズ駆動部１０４における、第１像振れ補正機構１０４ａと第２像振れ補正機構１０４ｂの位置関係について、図４を参照して説明する。図４は第１および第２像振れ補正機構１０４ａ，１０４ｂの斜視図であり、説明を分かりやすくするために一部を分解・省略して示している。

第２像振れ補正機構１０４ｂおよび第２像振れ補正レンズ１１３は、第２像振れ補正装置であり第２補正光学系に相当し、可動鏡筒１３２は第２可動部、固定地板１３３は第２固定部に相当する。第２像振れ補正機構１０４ｂ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像振れ補正機構１０４ａと同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。

（像振れ補正制御部およびレンズ位置制御部の構成）
図５は、第１像振れ補正制御部２０３および第１レンズ位置制御部２０５および第３レンズ位置制御部２１１の内部構成を示すブロック図である。なお、第２像振れ補正制御部２０４および第２レンズ位置制御部２０６および第４レンズ位置制御部２１２も２０３，２０５，２１１と同一の内部構成を有しているため説明は省略する。

図５において、第１振動センサ２０１はカメラに加わる像振れ信号（角速度信号）を検出する。第１振動センサ２０１により検出された像振れ信号は、フィルタ安定までの時定数が変更可能なハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５０１により像振れ信号の低域に含まれるオフセット成分が除去される。次に、フィルタ安定までの時定数が変更可能なローパスフィルタ（ＬＰＦ）５０３で積分処理され、振れ角度信号が生成される。ここでフィルタ安定までの時定数が変更可能とは、例えば、デジタル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を意味する。もしくは、デジタル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、撮像装置がパン、チルト動作や大きく振られた際に第１振動センサ２０１もしくは第２振動センサ２０２の検出した像振れ信号もしくは第１像振れ補正レンズ１０３の現在位置、第２像振れ補正レンズ１１３の現在位置もしくは、ぞれぞれの像振れ補正レンズ目標位置情報をあらかじめ決められた所定値と比較して所定値より大きくなったとき、あるいは第１像振れ補正レンズ１０３、第２像振れ補正レンズ１１３の位置がレンズ中心位置から大きく離れたときにパン動作と判定し、ＨＰＦ５０１、ＬＰＦ５０３のフィルタ安定までの時定数変更処理を行う。本処理により大きな振れが撮像装置に加わった場合に、像振れ補正レンズが可動範囲以上に駆動されてしまうことを防止し、また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。また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振れ角度信号は、第１駆動リミッタ５０５で駆動量を制限された後に第１像振れ補正レンズ目標位置として第１レンズ位置制御部２０５へ入力される。

第１像振れ補正レンズ１０３の位置（移動距離）を検出する第１ホール素子２０９で検出された位置情報は、第１位置検出信号増幅器５０７により所定の大きさに増幅された後に第１駆動リミッタ５０５から出力された像振れ補正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像振れ補正動作が実行される。また、第１駆動リミッタ５０５で制限する前の像振れ補正レンズ目標位置と第１駆動リミッタ５０５で制限した像振れ補正レンズ目標位置との差分を減算器５０４で算出した信号（減算値）を第３駆動リミッタ５０６で制限した信号は第２像振れ補正レンズ１１３の目標位置として保持される。また、第２像振れ補正レンズ１１３の位置を検出する第３ホール素子２１６で検出された位置情報は、第３位置検出信号増幅器５０８により所定の大きさに増幅された後に、保持されている第２像振れ補正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第２像振れ補正レンズ１１３を駆動することで像振れ補正動作が実行される。このように第２像振れ補正レンズ１１３の目標値を決めるのは、減算器５０４で演算した目標位置である。これは、第１像振れ補正レンズによる像振れ補正残りを意味しており、この像振れ補正残り分を第２像振れ補正レンズにより除去することを意味している。

第１駆動リミッタ５０５および第３駆動リミッタ５０６の制限値は操作部１１７により指示された撮影情報により変更する。指示される撮影情報とは、たとえば、ズーム駆動部１０２への撮影倍率変更指示や、被写体距離情報、レリーズスイッチによる露光開始通知情報、操作部１１７による動画、静止画等の撮影モード変更情報、振れ補正レンズ位置情報などである。

撮影倍率変更指示により振れ補正を行う振れ補正レンズを切り替える場合には、図６のように第１駆動リミッタ５０５および第３駆動リミッタ５０６の制限値を変更する。変倍率を変更できるポイントが、広角側から高倍側の３ポイントある場合に、第１および第２振れ補正レンズが駆動できる駆動限界位置を１００％とすると、広角側では、第１駆動リミッタの制限値を１００％にし、第３駆動リミッタの制限値を０％に設定する。こうすると、第１像振れ補正レンズのみに振れ補正目標位置が入力され駆動されるため、第２像振れ補正レンズは駆動限界位置の中心位置に保持され駆動されず、第１像振れ補正レンズのみで振れ補正動作が行われる。また、高倍側では、第１駆動リミッタの制限値を０％にし、第３駆動リミッタの制限値を１００％に設定すると、第２像振れ補正レンズのみに振れ補正目標位置が入力され駆動される。そのため、第１像振れ補正レンズは駆動限界位置の中心位置に保持され駆動されず、第２像振れ補正レンズのみで振れ補正動作が行われる。また、これらの変倍率ポイントの中間位置では、第１駆動リミッタの制限値を５０％にし、第３駆動リミッタの制限値を５０％に設定する。このようにすると、第１および第２像振れ補正レンズに振れ補正目標位置が入力され駆動されるため、第１および第２像振れ補正レンズの両方で振れ補正動作が行われる。

このように変倍率ポイントを変更するとともに第１および第３駆動リミッタを連続的に開放および制限することで、像振れ補正を行う像振れ補正レンズを撮影画像に違和感なく、連続的に切り替えることができる。

また被写体距離情報により被写体距離が遠い場合に比べて近い場合の方が第１駆動リミットを大きく設定する。これは被写体距離が近い場合には、角度ブレに加えて光軸に対して平行な振れ成分の影響が大きく、より振れ補正レンズの可動範囲が必要となるためである。

またレリーズスイッチによる露光開始通知情報が来る前の撮影待機状態に比べて、露光中の第１駆動リミットの設定値を大きく設定する。このように、振れ補正レンズの可動範囲が大きく必要になった時のみ第１駆動リミットを大きくすることで、被写体距離が近くなったときあるいは露光中などの振れ補正レンズの可動範囲を確保し、振れ補正効果が減少することを防止できる。同様に、第２像振れ補正レンズが可動範囲に到達した際に第１像振れ補正レンズの第１駆動リミットの設定値を大きくすることで、振れ補正可能角度を確保することができる。

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の構成はどのような制御演算器を使用してもよいが、例えばＰＩＤ制御を使用する。

以上のように構成された撮像装置において行われる像振れ補正レンズの制御方法について図７を参照して説明する。

図７は本実施形態の撮像装置において行われる像振れ補正レンズ目標位置算出を示すフローチャートである。

像振れ補正レンズ目標位置算出演算は、一定周期間隔で実行される。まず第１振動センサ２０１にて像振れ信号を取得する（Ｓ１０２）。次にパン判定部５０２にて、撮像装置がパン動作中であるか否かを判定し（Ｓ１０３）、パンニング中であると判定された場合には、ＨＰＦ５０１およびＬＰＦ５０３の演算が安定するまでの時定数を短くする演算処理が行われる（Ｓ１１４）。

一方でパンニング中ではないと判定され場合には、ＨＰＦ５０１、ＬＰＦ５０３の時定数変更処理は行わず、そのままＳ１０４に移行する。Ｓ１０４では、Ｓ１０２にて取得した像振れ信号から低域に含まれるオフセット成分を除去するために、ＨＰＦ５０１で帯域制限し、さらにＬＰＦ５０３で積分して振れ角速度情報から振れ角度情報へ変換する（Ｓ１０５）。そして、ＬＰＦ５０３の出力値は、Ｓ１０６にて像振れ補正レンズ目標位置として保持される。さらに、Ｓ１０７にて操作部１１７により指示された撮影情報に変更があったか否かを判定する。ここで変更があった場合には、Ｓ１１５にて第１および第３の駆動リミッタによる制限値を所定値に変更する。撮影情報に変更がなかった場合にはＳ１０８へ移行する。Ｓ１０８にて第１駆動リミッタ５０５でＳ１０６で保持した像振れ補正レンズ目標位置を所定の大きさに制限した後に、第１レンズ位置制御部２０５へ入力して（Ｓ１０９）、第１像振れ補正レンズが駆動される。

一方、第１駆動リミッタで制限する前後の像振れ信号は、減算器５０４にて減算され（Ｓ１１０）、第３駆動リミッタで制限（Ｓ１１１）された後に、第２像振れ補正レンズ目標位置として、第３レンズ位置制御部２１１に入力される（Ｓ１１２）。そして、第２像振れ補正レンズが駆動される。

このように、撮像装置に加わる像振れ信号に対して、第１、第２像振れ補正レンズを駆動することで、撮像装置に加わる像振れの影響が除去される。

次に、本実施形態における第１および第２像振れ補正レンズの駆動条件について図８（Ａ）および図８（Ｂ）を用いて説明する。

本実施形態では、第１像振れ補正レンズがチルトレンズであり、第２像振れ補正レンズがシフトレンズとして記述しているが、逆の構成でも構わない。

[像振れ補正目標位置]
第１、第２像振れ補正レンズの像振れ補正目標位置の決定方法は、像振れ信号を第１駆動リミッタで制限した像振れ信号に従ってまず第１像振れ補正レンズを駆動することで像振れ補正を行う。次に、像振れ信号から第１像振れ補正レンズの目標位置を減算した信号を第２像振れ補正レンズの像振れ補正目標位置とする。

[レンズ駆動による光学性能の劣化]
一般的に像振れ補正レンズ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ため、広角側で大振れ防振に主に使用する第１像振れ補正レンズの駆動による光学性能は、第２像振れ補正レンズの光学性能に比べて劣化しにくい構成とする方が望ましい。

[像振れ補正レンズの駆動方式]
像振れ補正レンズの駆動方式は、ある条件下では一般的に公知の光軸に対してチルトする方式（チルト可能）の駆動方法の方が、光軸に直交する面でシフトする方式（シフト可能）に比べて、光学性能の劣化が小さい。そのため、本実施形態では、第１像振れ補正レンズはチルト方向へ駆動する構成としている。

[レンズを配置する位置]
レンズを配置する位置に関してはある条件下では、被写体側に配置されたレンズの方が一般的に像振れ補正レンズの駆動量に対して、像振れ補正角度が大きく光学性能の劣化が小さい。そのため本実施形態では、第１像振れ補正レンズを被写体側に近い方へ配置する構成とする。

[位置検出信号増幅率]
像振れ補正レンズの位置を検出するための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は、第１像振れ補正レンズの増幅率を第２像振れ補正レンズの増幅率に比べて小さく設定する。これは、位置検出信号増幅器のホール信号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が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からである。分解能とダイナミックレンジを両方成立させるために、大きく駆動する可能性が高く、ダイナミックレンジの大きい第１像振れ補正レンズの位置検出増幅率は小さくする。また、高倍側で目立ちやすい高周波な微小振れに対する振れ補正精度を高くするため第２像振れ補正レンズの位置検出増幅率は大きく設定する。これにより、ダイナミックレンジは小さいが、位置検出の分解能を高い設とすることが望ましい。
[帰還制御部の周波数帯域]
高倍側の細かい像振れを補正することを目的とする第２像振れ補正レンズの帰還制御部の周波数特性の制御帯域は、第１像振れ補正レンズの帰還制御部の周波数特性の制御帯域に比べて高く設定する。

[レンズ駆動ストロークに対する像振れ補正角度]
像振れ補正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像振れ補正角度は異なる。より大きな像振れ補正角度が必要な第１像振れ補正レンズは、第２像振れ補正レンズに比べて、駆動ストロークに対して得られる像振れ補正角度の大きいレンズを使用する。

上記のようにすることで、大きな駆動ストロークが必要となりやすい第１像振れ補正レンズのメカ構成もなるべく小さくすることができ、装置を大型化することなく振れ補正効果の高い、像振れ補正装置及びその制御方法を提供できる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、第１および第２像振れ補正レンズの駆動条件など、像振れ補正制御部２０３の構成以外は、第１の実施形態と同じ構成であるため構成についての説明を省略する。

[像振れ補正制御部およびレンズ位置制御部の構成]
図９は、第１像振れ補正制御部２０３および第１レンズ位置制御部２０５および第３レンズ位置制御部２１１の内部構成を示すブロック図である。なお、第２像振れ補正制御部２０４および第２レンズ位置制御部２０６および第４レンズ位置制御部２１２も２０３、２０５、２１１と同一の内部構成を有しているため説明は省略する。

図９において、第１の実施形態と異なる箇所は第１像振れ補正レンズの振れ補正残りから第２像振れ補正レンズの目標位置を算出する減算器７０１の演算のみである。第１の実施形態では、第１駆動リミッタ５０５で制限する前の第１像振れ補正レンズ目標位置と第１駆動リミッタ５０５で制限した像振れ補正レンズ目標位置との差分を減算器５０４で算出した。そして、その信号を第３駆動リミッタ５０６で制限した信号を第２像振れ補正レンズ１１３の目標位置としていた。

これに対し本実施形態では、第１駆動リミッタ５０５で制限する前の第１像振れ補正レンズの目標位置と第１位置検出信号増幅器５０７から得られた第１像振れ補正レンズの実際の位置との差分を減算器７０１で算出している。そして、この信号を第３駆動リミッタ５０６で制限した信号を第２像振れ補正レンズ１１３の目標位置としている。このような構成とすることで、たとえば、摩擦力などの外乱の影響で第１像振れ補正レンズが目標位置に対して追従しきれなかった場合の追従誤差成分も減算器７０１で算出した像振れ補正残り信号に含まれる。そのため、第２像振れ補正レンズ１１３により第１像振れ補正レンズ１０３による追従誤差成分も含めて補正することができる。

（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１０３：第１振れ補正レンズ、１０４：像振れ補正レンズ駆動部、１１３：第２振れ補正レンズ、２０１:第１振動センサ、２０２：第２振動センサ、２０３：第１像振れ補正制御部、２０４：第２像振れ補正制御部

Claims

装置の振れを検出する振れ検出手段と、
装置の振れに基づく像振れを補正する第１および第２の像振れ補正手段と、
前記振れ検出手段により検出された振れ信号に第１の制限をかける第１の制限手段と、
前記第１の制限をかけられた振れ信号に基づいて前記第１の像振れ補正手段を駆動する第１の駆動手段と、
前記振れ信号から前記第１の制限をかけられた振れ信号を減算して減算値を求める減算手段と、
前記減算値に対して第２の制限をかける第２の制限手段と、
前記第２の制限をかけられた振れ信号に基づいて前記第２の像振れ補正手段を駆動する第２の駆動手段と、
を備えることを特徴とする像振れ補正装置。
装置の振れを検出する振れ検出手段と、
装置の振れに基づく像振れを補正する第１および第２の像振れ補正手段と、
前記振れ検出手段により検出された振れ信号に第１の制限をかける第１の制限手段と、
前記第１の制限をかけられた振れ信号に基づいて前記第１の像振れ補正手段を駆動する第１の駆動手段と、
前記振れ信号から前記第１の像振れ補正手段の位置情報を減算して減算値を求める減算手段と、
前記減算値に対して第２の制限をかける第２の制限手段と、
前記第２の制限をかけられた振れ信号に基づいて前記第２の像振れ補正手段を駆動する第２の駆動手段と、
を備えることを特徴とする像振れ補正装置。
前記第１および第２の制限は撮影情報に応じて変更されることを特徴とする請求項１または２に記載の像振れ補正装置。
前記撮影情報とは撮影光学系の変倍率の情報、被写体距離の情報、露光開始の通知の情報、撮影モードの情報、振れ補正レンズの位置の情報の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の像振れ補正装置。
前記変倍率が小さい場合には、前記第１の制限に比べて前記第２の制限による制限値が小さく、前記変倍率が大きい場合には、前記第１の制限に比べて前記第２の制限による制限値が大きいことを特徴とする請求項４に記載の像振れ補正装置。
前記被写体距離が小さい場合には、前記第１の制限に比べて前記第２の制限による制限値が小さく、前記被写体距離が大きい場合には、前記第１の制限に比べて前記第２の制限による制限値が大きいことを特徴とする請求項４に記載の像振れ補正装置。
前記露光の開始の情報が露光中でない場合には、前記第１の制限に比べて前記第２の制限による制限値が小さく、露光中である場合には、前記第１の制限に比べて前記第２の制限による制限値が大きいことを特徴とする請求項４に記載の像振れ補正装置。
前記第２の像振れ補正レンズの光軸からの距離が所定値より大きくなった場合に、前記第２の制限による制限値を大きくすることを特徴とする請求項４に記載の像振れ補正装置。
前記第１および第２の像振れ補正手段の位置を検出する位置検出手段は、前記第１および第２の像振れ補正手段の移動距離に応じて出力される位置検出信号を所定の倍率だけ増幅する増幅手段を有し、前記第１の像振れ補正手段の位置検出信号の増幅率は、前記第２の像振れ補正手段の位置検出信号の増幅率に比べて小さい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。
前記第１の像振れ補正手段の現在位置を制御する帰還制御手段の周波数特性における制御帯域は、前記第２の像振れ補正手段の現在位置を制御する帰還制御手段の周波数特性における制御帯域に比べて、低く設定されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
前記第１の像振れ補正手段における駆動量に対する像振れ補正角度は、前記第２の像振れ補正手段における前記第１の像振れ補正手段と同じ駆動量に対する像振れ補正角度よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
前記第１の像振れ補正手段における駆動量に対する光学性能の劣化は、前記第２の像振れ補正手段における前記第１の像振れ補正手段と同じ駆動量に対する光学性能の劣化よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
前記第１の像振れ補正手段は、前記第２の像振れ補正手段と比べて被写体に近い側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
前記第１の像振れ補正手段は、光軸に対してチルト可能であり、前記第２の像振れ補正手段は光軸と直交する方向にシフト可能であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
装置の振れを検出する振れ検出手段と、装置の振れに基づく像振れを補正する第１および第２の像振れ補正手段とを備える像振れ補正装置を制御する方法であって、
前記振れ検出手段により検出された振れ信号に第１の制限をかける第１の制限工程と、
前記第１の制限をかけられた振れ信号に基づいて前記第１の像振れ補正手段を駆動する第１の駆動工程と、
前記振れ信号から前記第１の制限をかけられた振れ信号を減算して減算値を求める減算工程と、
前記減算値に対して第２の制限をかける第２の制限工程と、
前記第２の制限をかけられた振れ信号に基づいて前記第２の像振れ補正手段を駆動する第２の駆動工程と、
を有することを特徴とする像振れ補正装置の制御方法。
装置の振れを検出する振れ検出手段と、装置の振れに基づく像振れを補正する第１および第２の像振れ補正手段とを備える像振れ補正装置の制御方法であって、
前記振れ検出手段により検出された振れ信号に第１の制限をかける第１の制限工程と、
前記第１の制限をかけられた振れ信号に基づいて前記第１の像振れ補正手段を駆動する第１の駆動工程と、
前記振れ信号から前記第１の像振れ補正手段の位置情報を減算して減算値を求める減算工程と、
前記減算値に対して第２の制限をかける第２の制限工程と、
前記第２の制限をかけられた振れ信号に基づいて前記第２の像振れ補正手段を駆動する第２の駆動工程と、
を有することを特徴とする像振れ補正装置の制御方法。
請求項１５または１６に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
請求項１５または１６に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。