JP2018174482A - カメラ装置及び揺れ補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で、装置本体が揺れる場所に設置される場合でも、撮像素子により撮像される撮像画像の画質劣化を抑制し、撮像画像のデータとしての信頼性の低下を防ぐ。
【解決手段】カメラ装置は、被写体光が入射されるズームレンズを含み、ズームレンズのズーム倍率を変更可能なレンズユニットと、被写体光に基づく画像を撮像する撮像素子と、カメラ装置の揺れを検出する揺れセンサと、撮像素子を保持するホルダを保持し、揺れセンサの検出値に基づくホルダの駆動により、撮像素子により撮像された撮像画像を揺れ補正する揺れ補正機構と、揺れセンサの検出値に基づいて、ズームレンズのズーム倍率をレンズユニットに変更させるとともに、変更後のズーム倍率に応じて、揺れ補正機構により揺れ補正された撮像画像の一部をズーム処理して切り出して出力するプロセッサと、を備える。
【選択図】図６

Description

本開示は、撮像画像に対する揺れの影響を補正するカメラ装置及び揺れ補正機構に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置では、撮影時の手振れ補正を行うために、撮像素子及びローパスフィルタ（所謂、光学フィルタ）を内蔵する撮像素子ユニットの位置をシフトさせる手振れ補正機構を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、特許文献１のカメラモジュールは、手振れ補正機能に対応し、アクチュエータを用いて撮像素子ユニットの位置をシフトさせることができる。

特開２０１４−０４５３０４号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、カメラモジュールが搭載された携帯電話機等の電子機器の手振れ補正機能として、撮像素子ユニットの移動範囲が光学レンズの有効撮像範囲を超える場合の対策については考慮されていない。

例えば特許文献１の電子機器が揺れる場所に設置され、撮像素子ユニットの移動範囲が光学レンズの有効撮像範囲を超えてしまう程度に電子機器が揺れることを考える。この場合、撮像素子の受光面（撮像面）の少なくとも一部に光が入射されないことがある。この場合、光が入射されない受光面の部分における撮像画像にケラレが発生してしまい、撮像画像の画質が劣化してしまい、撮像画像のデータとしての信頼性を低下させてしまう。一方で、ケラレの発生を抑制するために、撮像素子ユニットの移動範囲を極力少なくなるように制御すると、手振れ補正の効果が出にくくなり、有効撮像範囲の大きな光学レンズを選択せざるを得なくなってしまい、コストアップの回避が困難となる。

本開示は、上述した従来の事情に鑑みてなされたもので、簡素な構成で、装置本体が揺れる場所に設置される場合でも、撮像素子により撮像される撮像画像の画質劣化を効果的に抑制し、撮像画像のデータとしての信頼性の低下を防ぐカメラ装置を提供することを目的とする。

本開示は、被固定面に固定され、前記被固定面自体に揺れが生じる場所に設置されるカメラ装置であって、被写体光が入射されるズームレンズを含み、前記ズームレンズのズーム倍率を変更可能なレンズユニットと、前記被写体光に基づく画像を撮像する撮像素子と、前記カメラ装置の揺れを検出する揺れセンサと、前記撮像素子を保持するホルダを保持し、前記揺れセンサの検出値に基づく前記ホルダの駆動により、前記撮像素子により撮像された撮像画像を揺れ補正する揺れ補正機構と、前記揺れセンサの検出値に基づいて、前記ズームレンズのズーム倍率を前記レンズユニットに変更させるとともに、変更後の前記ズーム倍率に応じて、前記揺れ補正機構により揺れ補正された撮像画像の一部をズーム処理して切り出して出力するプロセッサと、を備える、カメラ装置を提供する。

また、本開示は、被固定面に固定され、前記被固定面自体に揺れが生じる場所に設置されるカメラ装置を用いた揺れ補正方法であって、前記カメラ装置の揺れを検出するステップと、撮像素子により、被写体光に基づく画像を撮像するステップと、検出された前記カメラ装置の揺れの検出値に基づいて、前記撮像素子を保持するホルダの駆動により、前記撮像素子により撮像された撮像画像を揺れ補正するステップと、検出された前記カメラ装置の揺れの検出値に基づいて、前記被写体光が入射されるズームレンズのズーム倍率を変更するステップと、変更後の前記ズーム倍率に応じて、揺れ補正された撮像画像の一部をズーム処理して切り出して出力するステップと、を有する、揺れ補正方法を提供する。

本開示によれば、簡素な構成で、装置本体が揺れる場所に設置される場合でも、撮像素子により撮像される撮像画像の画質劣化を抑制し、撮像画像のデータとしての信頼性の低下を防ぐことができる。

実施の形態１の揺れ補正機構を備える監視カメラの斜視図 実施の形態１の揺れ補正機構を備える他の監視カメラを内部構造の一部と共に表した透視斜視図 図２に示した監視カメラを後方斜め右上から見た透視斜視図 図３に示した揺れ補正機構を後方斜め右上から見た斜視図 図３に示した揺れ補正機構を前方斜め右上から見た斜視図 レンズ部、レンズマウントベース、素子ホルダ、初段揺動部材及び次段揺動部材の分解斜視図 図６のレンズマウントベース、素子ホルダ、初段揺動部材及び次段揺動部材を前側から見た分解斜視図 図６に示した初段揺動部材の分解斜視図 図６に示した次段揺動部材の分解斜視図 脚柱板の要部拡大斜視図 図６に示した初段揺動部材の初段左脚部を平面視した動作説明図 初段揺動部材の板バネを後方斜め右上から見た動作説明図 実施の形態２の監視カメラの内部構成の一例を詳細に示すブロック図 光学ズーム倍率に応じたＢＩＳ可動範囲、並びにＢＩＳ可動範囲を超える受光面の移動があった場合の撮像画像の画質劣化をそれぞれ示す説明図 実施の形態２の監視カメラの動作概要の一例を示す説明図 実施の形態２における光学ズーム制御量と光学ズーム倍率との関係の一例を示す説明図 実施の形態２における電子ズーム制御量と電子ズーム倍率との関係の一例を示す説明図 ズーム位置と光学ズーム倍率との対応関係の一例を示すテーブル 光学ズーム倍率とＢＩＳ可動範囲の対応関係の一例を示すテーブル 実施の形態２の監視カメラのＣＰＵの動作手順の一例を詳細に示すフローチャート 実施の形態３の監視カメラの内部構成の一例を詳細に示すブロック図 焦点距離の差異に応じて補正すべきＢＩＳ揺れ変位量が異なることの説明図 残留揺れ量がほぼ無い状態の外乱揺れ量とＢＩＳ揺れ補正量との関係の一例を示すグラフ ＢＩＳ揺れ補正量が不足している状態の外乱揺れ量とＢＩＳ揺れ補正量との関係の一例を示すグラフ ＢＩＳ揺れ補正量が過多である状態の外乱揺れ量とＢＩＳ揺れ補正量との関係の一例を示すグラフ 実施の形態３の監視カメラのレンズ特性推定モード時の係数推定部の動作手順の一例を詳細に示すフローチャート

（実施の形態１の内容に至る経緯）
上述した特許文献１のカメラモジュールでは、例えば光軸の方向に直交し、且つ相互に直交する２軸方向に対して撮像素子ユニットを平行移動する構成については考慮されていなかった。このため、特許文献１の構成を、例えば監視カメラ等のカメラ装置に適用する場合、カメラ装置の設置された箇所（例えば天井、ポール等の設置場所）に生じる揺れが大きいと、カメラ装置により撮像される画像に対する揺れ補正が不十分となり、良好な画像の維持が困難となるという課題がある。

また、監視カメラ等のカメラ装置において、例えば外乱等の揺れに対してカメラ内部で揺れ補正するスライド機構が知られている。このスライド機構は、撮像素子を、その撮像素子の取り付けられた基板の面に対して平行方向にスライドさせ、揺れの生じた方向と逆方向に移動させる。スライドには、例えばボールを可動部の間に置き、ボールを転がせてスライドさせる方式が使用される。ところが、このようなボールを転がせるスライド機構では、ボールと平板との点接触であるため、応力が集中して適切な付勢力が掛けにくく、また、ボールの転がり範囲が微小のため、その部分に集中した摩擦及び摩耗が発生する。その結果、動作に不具合が発生しやすくなるとともに、長期間に渡り平面を維持しにくく、耐久性が低くなるという課題がある。そのため、ヒステリシスが生じ、起動トルクが増大し、円滑な動作制御が行えないという課題がある。この他、ガタや摩擦力、バックラッシュがある機構においても、同様に円滑な動作制御が行えないという課題がある。また、摩耗により発生したゴミがボールに付着することにより、スライド時の動作が不安定になる等の課題もある。

一方、ボールネジを用いた移動機構によれば、ガタや摩擦力、バックラッシュを低減できるが、その反面、カメラ装置の内部構造が複雑となり、コストが増大するとともに、重量も増加するという課題が生じる。

そこで、以下に述べる実施の形態１では、簡素な構造で、揺れの影響を軽減して耐久性を確保しながら、円滑に２軸方向の動作を実現でき、長期間に渡り良好な画像の取得を維持できる揺れ補正機構及びカメラ装置の例を説明する。

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る揺れ補正機構及びカメラ装置を具体的に開示した各実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

なお、以下の各実施の形態において、本開示に係るカメラ装置として、既定の位置又はエリアを被写体として撮像可能な監視カメラを例示して説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の揺れ補正機構１００を備える監視カメラ２００の斜視図である。

本実施の形態に係る揺れ補正機構１００は、例えば図１に示すドーム型の監視カメラ２００に適用できる。監視カメラ２００は、例えば円錐面を有する筒状の外カバー１１を有する。外カバー１１の上端は、天井、壁面或いはポールの被固定面又はポール等の被取付体に固定される取付筒１３を有する。監視カメラ２００は、取付筒１３が鉛直方向上側となって、ポール等から垂下して取り付けられる。外カバー１１は、雨よけとして機能する。取付筒１３は、挿入したポール等を固定するための固定ボルト１５を、円周方向に等間隔で複数螺合している。取付筒１３は、外カバー１１の内方に通じる。外カバー１１内には、ポール等に通された電源線や信号線が、取付筒１３を通って導入される。

外カバー１１の下面は、例えば円形開口となる。円形開口には、例えば円環状のリングカバー１７が着脱自在に取り付けられる。リングカバー１７の内穴１９からは、例えば透明樹脂材料を用いて構成されたドームカバー２１の半球側が垂下する。ドームカバー２１は、半球外殻と、半球外殻の開口周縁に同一半径で接続する円筒とを含む。円筒は、半球外殻と反対側に、リングカバー１７に固定されるフランジ（図示略）を有する。ドームカバー２１は、このフランジがリングカバー１７と外カバー１１との間に配置されて固定される。

ドームカバー２１は、例えば成形性及び透明性に優れた樹脂材料を基板材料として用いる。樹脂材料としては、有機系樹脂材料、無機系樹脂材料を用いることができる。本実施の形態では、半球外殻の基板材料に、例えばポリカーボネートなどの有機系樹脂材料を用いている。ポリカーボネートは、硬く衝撃に強いため好適である。また、アクリルなど透明性の良好な樹脂も使用可能である。

ドームカバー２１は、その内側がカメラ収容空間となる。カメラ収容空間には、鉛直方向に沿う方向のパン回転中心Ｐｃと、パン回転中心Ｐｃに直角方向で交差するチルト回転中心Ｔｃとを中心にパン回転及びチルト回転が自在となったカメラ部２３が配置される。カメラ部２３は、カメラ筐体２５にレンズ部２７を備える。カメラ筐体２５には、カメラ部２３の揺れの影響を勘案した補正（以下、「揺れ補正」（ＢＩＳ：in body image stabilizer）と称する場合がある）の処理を行うＢＩＳ機構ユニット２９が設けられる。ＢＩＳ機構ユニット２９は、カメラ筐体２５のベースの一例としてのレンズマウントベース３１に固定される揺れ補正機構１００を有する。揺れ補正機構１００には、撮像素子（図示略）が取り付けられている。

図２は、実施の形態１の揺れ補正機構を備える他の監視カメラ２００Ａを内部構造の一部と共に表した透視斜視図である。

なお、本実施の形態において、上下前後左右の方向は、図２に示した矢印の方向に従うものとするが、これらの方向は、図１に示す監視カメラ２００においても同様に適用できる。

本実施の形態に係る揺れ補正機構１００は、図１に示すドーム型の監視カメラ２００と同様に、図２に示すボックス型の監視カメラ２００Ａにも適用できる。監視カメラ２００Ａは、箱（ボックス）状のカメラ筐体３３内にカメラ部２３を収容する。

本実施の形態の監視カメラ２００，２００Ａは、例えば被固定面に固定され、被固定面自体に揺れが生じる場所に設置される。被固定面自体に揺れが生じる場所は、例えば送電線、ポール、船、橋梁、陸橋、工事現場、道路の信号機が挙げられるが、これらの場所に限定されない。

カメラ部２３は、図２に示す監視カメラ２００Ａにおいて、レンズ部３５を備える。なお、カメラ部２３は、図１に示す監視カメラ２００において、レンズ部２７を備える。カメラ部２３には、カメラ部２３の揺れの影響を勘案した補正（揺れ補正）の処理を行うＢＩＳ機構ユニット２９が設けられる。ＢＩＳ機構ユニット２９は、カメラ筐体３３のベースの一例としてのレンズマウントベース３７に固定される揺れ補正機構１００を有する。揺れ補正機構１００は、レンズマウントベース３７に固定される。レンズマウントベース３７は、カメラ筐体３３に固定される。揺れ補正機構１００には、後述の撮像素子が取り付けられる。

図３は、図２に示した監視カメラ２００Ａを後方斜め右上から見た透視斜視図である。

レンズマウントベース３７は、固定ブラケット３９によりカメラ筐体３３に固定される。レンズマウントベース３７は、一方の面（例えば図２に示す前面４１）でレンズ部３５を支持する。レンズマウントベース３７は、レンズ部３５を通る光軸Ｏｃに垂直な他方の面（例えば背面４３）に受光窓４５（図６参照）が開口する。

監視カメラ２００Ａは、例えば天井面、壁面又はポールに取り付けられる。天井面、壁面又はポールには、図２に示したカメラ取付台４７が固定される。カメラ取付台４７は、被固定面の一例としての固定フランジ部４９と、固定フランジ部４９から突出する支持柱５１と、支持柱５１の先端に設けられた方向調節部５３とを有する。方向調節部５３は、先端に、三脚取付ネジ５５を有する。三脚取付ネジ５５は、カメラ筐体３３の三脚取付座５７に螺合され、固定リング５９により固定される。

方向調節部５３は、三脚取付ネジ５５の基端に設けた球体（図示略）を軸受に、球面対偶で支持する。従って、三脚取付ネジ５５は、軸受内で球体が向きを変えたり回転したりするピボット動作を可能とする。方向調節部５３は、三脚取付ネジ５５によりカメラ筐体３３を、鉛直方向に沿う方向のパン回転中心Ｐｃを中心にパン回転自在に支持するとともに、パン回転中心Ｐｃ上のチルト回転中心Ｔｃを中心にチルト回転自在に支持する。

監視カメラ２００Ａは、天井面、壁面又はポールに取り付けられる際に、撮影方向が設定される。撮影方向は、例えば天井面に取り付けられる場合には、一般的にやや傾斜して設定される。撮影方向が設定された監視カメラ２００Ａは、方向調節部５３の固定レバー６１により、三脚取付ネジ５５（球面対偶）を固定する。

揺れ補正機構１００は、上述した監視カメラ２００や監視カメラ２００Ａのいずれに設けられてもよい。以下、揺れ補正機構１００を監視カメラ２００Ａに設けた場合を代表例として説明する。

図４は、図３に示した揺れ補正機構１００を後方斜め右上から見た斜視図である。

揺れ補正機構１００は、レンズマウントベース３７と、第１の揺動部材の一例としての初段揺動部材６３と、第２の揺動部材の一例としての次段揺動部材６５と、素子ホルダ６７とを有する。揺れ補正機構１００では、次段揺動部材６５及び素子ホルダ６７が組み付けられた初段揺動部材６３が、レンズマウントベース３７に固定される。

図５は、図３に示した揺れ補正機構１００を前方斜め右上から見た斜視図である。

揺れ補正機構１００では、次段揺動部材６５が、初段揺動部材６３における一対の脚部６９の間に配置されている。初段揺動部材６３は、レンズマウントベース３７に固定されて可動する。次段揺動部材６５は、初段揺動部材６３の内側に更に可動自在に支持される。即ち、初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５は、入れ子構造で２段に組み立てられている。初段揺動部材６３に取り付けられて可動自在となる次段揺動部材６５は、レンズマウントベース３７と干渉しないように離間している。つまり、次段揺動部材６５は、レンズマウントベース３７と非接触で対向配置される。

図６は、レンズ部２７、レンズマウントベース３１、素子ホルダ６７、初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５の分解斜視図である。

次段揺動部材６５には、素子ホルダ６７が固定される。素子ホルダ６７は、略四角形状のヒートシンク７１を有する。ヒートシンク７１には、複数の冷却フィン（図示略）が設けられる。ヒートシンク７１は、撮像素子７３からの熱が熱伝導により伝わる。ヒートシンク７１は、撮像素子７３から伝わった熱を冷却フィンにより空気中に排熱する。つまり、撮像素子７３を空冷する。

素子ホルダ６７の直交する隣接２辺には、縦辺に第１コイル７５、横辺に第２コイル７７が取り付けられる。第１コイル７５と第２コイル７７とは、それぞれ対応するようにレンズマウントベース３７の隣接２辺に設けられた第１磁石７９と第２磁石８１とにより、第１リニアモータ８３、第２リニアモータ８５を構成する。言い換えると、第１コイル７５と第１磁石７９とにより第１リニアモータ８３が構成され、第２コイル７７と第２磁石８１とにより第２リニアモータ８５が構成される。これら第１リニアモータ８３、第２リニアモータ８５は、素子ホルダ６７を２軸方向に移動させるためのアクチュエータ８７を構成する。

アクチュエータ８７は、第１リニアモータ８３によって素子ホルダ６７（言い換えると、撮像素子７３）を左右方向に駆動し、更に、第２リニアモータ８５によって素子ホルダ６７（言い換えると、撮像素子７３）を上下方向に駆動する。

図７は、図６のレンズマウントベース３１、素子ホルダ６７、初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５を前側から見た分解斜視図である。

素子ホルダ６７の前面側（つまり、レンズマウントベース３７の背面４３に対向する側）には、撮像素子７３を実装するための基板８９が取り付けられる。基板８９に実装された撮像素子７３は、受光面（言い換えると、撮像面）がレンズマウントベース３７と平行となって、受光窓４５と対向して配置される。即ち、素子ホルダ６７は、受光窓４５に対向する次段揺動部材６５の後述する連結部１１３における面に固定され、基板８９に実装された撮像素子７３が受光窓４５からの撮像光（言い換えると、レンズ部３５内のレンズ（図示略）により集光された光）を受光する。

図８は、図６に示した初段揺動部材６３の分解斜視図である。

初段揺動部材６３は、光軸Ｏｃを中央で挟む一対の脚部６９を有する。脚部６９は、光軸Ｏｃと平行となる。一対の脚部６９は、それぞれの脚基端が光軸Ｏｃに直交する面を有する連結部９１に接続されて門形形状となる。

初段揺動部材６３は、門形形状の開放側（言い換えると、レンズマウントベース３７への固定側）のそれぞれの脚先端に、外側に直角に折り曲げられた脚端固定部９３を有する。脚端固定部９３は、それぞれがレンズマウントベース３７の背面４３に、ネジ（図示略）により固定される。

初段揺動部材６３は、それぞれの脚端固定部９３と脚先端との間及びそれぞれの脚基端と連結部９１との間に、光軸Ｏｃに直角に交差する同方向の揺動中心Ｙｃで揺動する４箇所の可撓部９５を有する。

初段揺動部材６３は、一対の脚部６９のそれぞれが、連結部９１から光軸Ｏｃに沿う方向に垂直に折り曲げられた一対の平行な脚柱板９７を有する。従って、連結部９１は、左右それぞれ一対の合計４つの脚柱板９７により、脚端固定部９３を介してレンズマウントベース３７に支持される。

揺れ補正機構１００では、初段揺動部材６３と、次段揺動部材６５とにおけるそれぞれの脚部（例えば脚部６９，１１１）、連結部（例えば連結部９１，１１３）、脚端固定部（例えば脚端固定部９３，１１５）、及び可撓部９５が、１枚の金属板を折り曲げた板バネ９９により一体で形成される。可撓部９５には、バネ性を有する合金材料を好適に用いることができる。バネ性を有する合金材料としては、例えばリン青銅やステンレス鋼を挙げることができる。初段揺動部材６３では、主要部である板バネ９９が、例えばリン青銅やステンレス鋼をプレス加工により打抜き、穴あけ、折り曲げすることにより一体成形される。なお、脚部６９を構成する脚柱板９７，補強板１０７は、ビスによる締結でも、スポット溶接等による結合でもよい。同様に、脚部１１１を構成する脚柱板１１７，補強板１２１は、ビスによる締結でも、スポット溶接等による結合でもよい。また、補強板１０７，連結部９１は、ビスによる締結でも、スポット溶接等による結合でもよい。更に、補強板１０１，１０７，１２１は、剛性を上げるための部材であるため、金属を用いて構成される場合に限らず、樹脂を用いて構成されてもよく、更には、それぞれの板バネ９９に対して一体成形工法により生成された部材でもよい。

初段揺動部材６３では、脚部６９における一対の脚柱板９７が、可撓部９５を除く部位でコ字形状の補強板１０１により、ネジ（図示略）等で一体に固定されている。

連結部９１には、８角形の穴１０３が中央部に穿設される。連結部９１には、穴１０３の面積と略一致する面積の穴１０５を有した四角形状の補強板１０７がネジ（図示略）等で固定される。補強板１０７は、穴１０３の穿設された連結部９１の捩れ方向等の変形を抑制する。従って、板バネ９９は、補強板１０１，１０７が固定される以外の部位、即ち、可撓部９５でバネ性を発揮させることになる。初段揺動部材６３における４箇所の可撓部９５、並びに、次段揺動部材６５における４箇所の可撓部９５により、リンク動作構造が成立する。これにより、初段揺動部材６３における脚端固定部９３及び補強板１０７、次段揺動部材６５における連結部１１３及び脚端固定部１１５がほぼ平行に移動させることができる。

上述した板バネ９９の脚端固定部９３、脚柱板９７、連結部９１、補強板１０１及び補強板１０７のそれぞれには、必要に応じて変形を抑制するために縁部を折り曲げたリブ１０９が形成される。なお、可撓部９５には、このリブ１０９は形成されない。

図９は、図６に示した次段揺動部材６５の分解斜視図である。

以下、次段揺動部材６５の説明において、初段揺動部材６３の説明と重複する内容の説明は省略する。

次段揺動部材６５は、初段揺動部材６３と略同一構造の脚部１１１、連結部１１３、脚端固定部１１５、及び可撓部９５を有し、初段揺動部材６３と略同一に構成される。即ち、次段揺動部材６５は、光軸Ｏｃを中央で挟む一対の脚部１１１を有する。一対の脚部１１１は、それぞれの脚基端が光軸Ｏｃに直交する面を有する連結部１１３に接続されて門形形状となる。

次段揺動部材６５は、門形形状の開放側（言い換えると、初段揺動部材６３への固定側）のそれぞれの脚先端に、内側に直角に折り曲げられた脚端固定部１１５を有する。脚端固定部１１５は、それぞれが初段揺動部材６３の連結部９１の受光窓４５に対向する面に、ネジ（図示略）により固定される。

次段揺動部材６５は、それぞれの脚端固定部１１５と脚先端との間及びそれぞれの脚基端と連結部１１３との間に、光軸Ｏｃに直角に交差する同方向の揺動中心Ｙｃで揺動する４箇所の可撓部９５を有する。

次段揺動部材６５は、一対の脚部１１１のそれぞれが、連結部１１３から光軸Ｏｃに沿う方向に垂直に折り曲げられた一対の平行な脚柱板１１７を有する。従って、連結部１１３は、左右それぞれ一対の合計４つの脚柱板１１７により、脚端固定部１１５を介して初段揺動部材６３に支持される。

上述したように、初段揺動部材６３と同様に、次段揺動部材６５においても、脚端固定部１１５、脚柱板１１７及び連結部１１３が、板バネ１１９により一体に成形される。

次段揺動部材６５では、脚部１１１における一対の脚柱板１１７が、可撓部９５を除く部位でコ字形状の補強板１２１により、ネジ（図示略）等で一体に固定されている。

連結部１１３には、４角形の穴１２３が中央部に穿設される。連結部１１３には、前面４１に、上述した素子ホルダ６７がネジ（図示略）等で固定される。素子ホルダ６７は、連結部１１３に固定されることで、ヒートシンク７１が穴１２３に配置されて連結部１１３を貫通する。また、連結部１１３には、専用の補強板が取り付けられない。その替わりに、連結部１１３には素子ホルダ６７が固定される。素子ホルダ６７は、穴１２３の穿設された連結部１１３の捩れ方向等の変形を抑制する。つまり、次段揺動部材６５では、素子ホルダ６７を補強板の代用として用いることで部品点数の増大を抑制している。

次段揺動部材６５においても、板バネ１１９の脚端固定部１１５、脚柱板１１７、連結部１１３、補強板１２１のそれぞれには、必要に応じて変形を抑制するために縁部を折り曲げたリブ１０９が形成される。なお、初段揺動部材６３と同様、可撓部９５には、リブ１０９は形成されない。

初段揺動部材６３と略同一の構造を有する次段揺動部材６５は、光軸Ｏｃを中心に初段揺動部材６３に対して９０度回転され、更に、初段揺動部材６３の門形形状の開放側が反転（つまり、１８０度の回転）されて、脚端固定部１１５が初段揺動部材６３における連結部９１の受光窓４５に対向する面に固定される。

図１０は、脚柱板９７の要部拡大斜視図である。

初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５は、上述した可撓部９５が、括れ部１２５により形成されている。括れ部１２５は、脚端固定部９３（脚端固定部１１５）との境の脚柱板９７（脚柱板１１７）の脚先端側、連結部９１（連結部１１３）との境の脚柱板９７（脚柱板１１７）の脚基端側に、板幅を狭くして形成されている。

次に、上述した揺れ補正機構１００の構成における作用を説明する。

図１１は、図６に示した初段揺動部材６３の初段左脚部を平面視した動作説明図である。

なお、初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５は、ほぼ同一の構造を有するので、共通部分の説明は、主に初段揺動部材６３を代表例として説明する。

本実施の形態に係る揺れ補正機構１００では、門形形状の初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５を２段で備える。例えば初段揺動部材６３は、脚部６９、連結部９１及び脚端固定部９３が機素となってこれらの各部位間が相対運動する機構を構成する。初段揺動部材６３は、門形形状のそれぞれの脚先端が脚端固定部９３のみにより固定される。

脚端固定部９３と脚部６９との間、それぞれの脚部６９と連結部９１との間は、図１１に示す可撓部９５により接続される。可撓部９５は、光軸Ｏｃに直角に交差する同方向の揺動中心Ｙｃで揺動自在となる。脚部６９は、脚端固定部９３との間の可撓部９５が主に撓むことにより、通常位置を中心に連結部９１が左右方向に移動量Δａずつ移動する。即ち、例えば初段揺動部材６３では、脚部６９、連結部９１及び脚端固定部９３が、揺動中心Ｙｃで揺動する４つのほぼ対偶（相対変位する対の部位）で接続された４節連鎖（相対変位可能な個々の機素が環状につながったもの）を構成する。これは、次段揺動部材６５も同様である。

本実施の形態の構成例において、対偶と見なす相対変位する対の部位は、可撓部９５により構成される。例えば、脚端固定部９３と脚先端とを接続する可撓部９５である。可撓部９５は、弾性範囲内で弾性変形する。本実施の形態の構成例において、揺動中心Ｙｃは、可撓部９５であるので、厳密には移動する。可撓部９５は、可撓領域が他の剛体同士の間に挟まれる微小領域なので揺動中心Ｙｃのズレは揺動方向に大きな影響を及ぼさない。従って、本明細書中では、可撓部９５が仮想の揺動中心Ｙｃで揺動するものとする。

図１２は、初段揺動部材６３の板バネ９９を後方斜め右上から見た動作説明図である。

図１２では、初段揺動部材６３の板バネ９９を例示して説明するが、以下の説明は次段揺動部材６５の板バネ１１９においても同様に適用可能である。

本実施の形態の構成例の揺れ補正機構１００では、脚柱板９７の角部を可撓部９５によるヒンジとして、平行四辺形１２７の対辺がほぼ平行移動する揺動機構を構成する。この揺動機構を２段重ねて、初段の移動方向と直角となる方向に移動できる次段を設けている。即ち、カメラ筐体２５に固定された初段揺動部材６３に対して、次段揺動部材６５を固定している。この２段構造により、カメラ筐体２５に対して、次段揺動部材６５の連結部１１３に搭載した撮像素子７３は、２軸方向に自由にほぼ平行移動が可能となる。

カメラ筐体２５にレンズ部２７を配置して、次段揺動部材６５の連結部１１３に撮像素子７３を配置することにより、撮像素子７３は、レンズ部２７の光軸Ｏｃに対して垂直な２軸方向に自由に移動できる。このため、監視カメラ２００Ａ又は監視カメラ２００が外力などにより揺れた場合、監視カメラ２００Ａ又は監視カメラ２００は、アクチュエータ８７を用い、その揺れをキャンセルする方向に次段揺動部材６５の連結部１１３を介して撮像素子７３を移動させることで、揺れによる撮像画像の画質の劣化（画像ぶれ）を抑制でき、良好な画像が得られる。

この場合、監視カメラ２００Ａ又は監視カメラ２００は、アクチュエータ８７として、第１コイル７５及び第１磁石７９からなる第１リニアモータ８３、並びに第２コイル７７及び第２磁石８１からなる第２リニアモータ８５を用いることができる。第１リニアモータ８３及び第２リニアモータ８５は非接触となるように構成される。

なお、揺れ補正機構１００では、可撓部９５の撓みにより撮像素子７３の位置が光軸Ｏｃに沿ってズレるが、そのズレ量は、レンズ部２７，３５内に配置されたレンズ（図示略）の焦点深度（つまり、ピントが合っている位置から対物レンズと撮像素子７３との距離を変えてもピントがシャープに合っている範囲）内に収まるため撮像画像の画質を劣化させる程の影響は出ないと考えられる。

また、初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５は、一対の平行な脚部６９（脚部１１１）の脚基端同士を桁となる連結部９１（連結部１１３）で接続した門形形状なので、Ｌ形構造等に比べ撮像素子７３を安定支持できる。これに加え、揺れ補正機構１００は、門形形状なので保持強度が高く、耐久性を高めることができる。このため、本実施の形態の構成例の揺れ補正機構１００は、例えば機器等の法定耐用年数を示す耐用年数表の光学機器及び写真製作機器に相当する５年を十分に満足する耐久性能を付与することが可能となる。

また、初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５は、揺動部分を可撓部９５で構成するので、従来のボールを転がせてスライドさせるスライド機構や、すべり軸受等のように、摩擦による起動トルクの増加がない。従って、起動トルクの増加に起因するヒステリシスが生じない。そのため、駆動エネルギーを小さくできる。更に、歯車機構のように、バックラッシュの生じることもない。これにより、適切な負荷が掛け易く、正確な微動制御をスムースに行うことができる。つまり、揺れ補正機構１００は、円滑な動作制御を行うことができる。

また、揺れ補正機構１００は、初段揺動部材６３，次段揺動部材６５の揺動部分を可撓部９５で構成するので、複数の部材を複雑な構造で組み立てる必要がなく、構造が簡素となり、コストが低減できるとともに、軽量化も実現できる。

また、揺れ補正機構１００では、初段揺動部材６３や、次段揺動部材６５の主要部を、プレス加工の打抜き、穴あけ、曲げにより、高精度に、安価に量産できる。また、可撓部９５の形状も高精度に形成できるので、バラツキのないヒンジ特性を得ることができる。更に、初段揺動部材６３や次段揺動部材６５の基本構造は、それぞれ異なる１枚の板材（例えば板バネ）からなる１部品であるので、歯車機構や、まわり対偶を用いたリンク機構等に比べ部品点数を大幅に少なくできる。

また、揺れ補正機構１００では、初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５が、初段揺動部材６３の内側に次段揺動部材６５を配設した入れ子構造となる。初段揺動部材６３は、次段揺動部材６５の覆いとなる。このため、他部材との干渉を生じにくくして、コンパクトなスペースに、２軸方向の揺動機構を集約して構成できる。また、本実施の形態の構成例の揺動機構は、入れ子構造とすることにより、２軸方向のそれぞれ別体の揺動機構を分散配置する構成に比べ、小型化を図ることができる。

また、揺れ補正機構１００では、例えば初段揺動部材６３の場合、連結部９１と、連結部９１に接続する一対の脚部６９と、一対の脚部６９のそれぞれに接続する脚端固定部９３とが、１枚の成形材として打抜き加工される。脚部６９は、脚端固定部９３と脚部６９との間の揺動中心Ｙｃと、脚部６９と連結部９１との間の揺動中心Ｙｃとに挟まれる部分が、四角形の外形状となる。この四角形状は、脚端固定部９３と脚部６９との境、及び脚部６９と連結部９１との境を平行な折り曲げ線により折り曲げ加工することにより形成される。脚部６９は、この四角形状の内側が、更に四角形状の穴により穴あけされる。なお、１枚の成形材の打抜き加工と、この穴あけ加工とは、同時に行われてもよい。その結果、脚部６９には、脚端固定部９３と連結部９１とを接続する一対の平行な脚柱板９７が、穴あけ加工されていない残りの部分として形成される。従って、初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５は、連結部９１の両側でそれぞれ直角に折り曲げられた平行な一対の脚柱板９７により脚端固定部９３に接続され、門形形状となる。これは、次段揺動部材６５も同様である。

また、揺れ補正機構１００では、例えば初段揺動部材６３の場合、脚端固定部９３と連結部９１とを接続しているそれぞれの脚柱板９７の脚先端側及び脚基端側に括れ部１２５が形成される。括れ部１２５は、他の脚柱板９７の部分の板幅よりも狭く（断面積が小さく）形成され、剛性の低い部分となっている。この括れ部１２５の板幅は、板厚よりも大きく設定される。そのため、それぞれの括れ部１２５は、板幅方向の揺動中心Ｙｃまわりに弾性変形して曲がりやすくなっている。この括れ部１２５は、初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５のそれぞれに８箇所設けられ、合計１６箇所存在する。これにより、２軸方向の移動を実現している初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５は、可動部の荷重負荷を合計１６箇所の括れ部１２５で分散させ、負荷の集中を抑制している。その結果、金属疲労を軽減し、耐久性を高めることができる。これは、次段揺動部材６５も同様である。

また、揺れ補正機構１００では、例えば初段揺動部材６３の場合、それぞれの脚部６９に形成されている一対の平行な脚柱板９７が、可撓部９５を除いて、コ字形状の補強板１０１により補強される。一対の脚柱板９７のみとなった脚部６９は、この補強板１０１により補強されることにより四角形状の面材としての剛性を有することになる。従って、初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５は、脚端固定部９３と脚部６９との間の揺動中心Ｙｃ、脚部６９と連結部９１との間の揺動中心Ｙｃ以外の脚部６９の変形が抑制される。これにより、初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５は、脚部６９の捩れを生じにくくし、より高精度な２軸方向の揺動動作を実現できる。これは、次段揺動部材６５も同様である。

そして、カメラ装置によれば、上記の揺れ補正機構１００を備えることにより、カメラ筐体２５に対して、撮像素子７３を光軸Ｏｃに対して垂直な２軸方向に自由に移動でき、画ぶれを抑制することができる。また、門形の初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５を２段重ねて、揺れ補正機構１００の要部を構成するので、撮像素子７３の保持強度が高く、撮像素子７３を安定支持できる。

従って、本実施の形態に係る揺れ補正機構１００によれば、簡素な構造で、耐久性を確保しながら、円滑に２軸方向の動作を実現させることができる。

本実施の形態に係る監視カメラ２００、監視カメラ２００Ａによれば、揺れが大きい設置場所であっても、長期間に渡り良好な画像を維持することができる。

（実施の形態２の内容に至る経緯）
上述した特許文献１の構成では、カメラモジュールが搭載された携帯電話機等の電子機器の手振れ補正機能として、撮像素子ユニットの移動範囲が光学レンズの有効撮像範囲を超える場合の対策については考慮されていない。

例えば特許文献１の電子機器が揺れる場所に設置され、撮像素子ユニットの移動範囲が光学レンズの有効撮像範囲を超えてしまう程度に電子機器が揺れることを考えると、撮像素子の受光面（撮像面）の少なくとも一部に光が入射されないことがある。この場合、光が入射されない受光面の部分における撮像画像にケラレが発生してしまい、撮像画像の画質が劣化してしまい、撮像画像のデータとしての信頼性を低下させてしまう。一方で、ケラレの発生を抑制するために、撮像素子ユニットの移動範囲を極力少なくなるように制御すると、手振れ補正の効果が出にくくなり、有効撮像範囲の大きな光学レンズを選択せざるを得なくなってしまい、コストアップの回避が困難となる。

そこで、以下に述べる実施の形態２では、簡素な構成で、装置本体が揺れる場所に設置される場合でも、撮像素子により撮像される撮像画像の画質劣化を効果的に抑制し、撮像画像のデータとしての信頼性の低下を防ぐカメラ装置及び揺れ補正方法の例を説明する。

（実施の形態２）
図１３は、実施の形態２の監視カメラ２００Ａの内部構成の一例を詳細に示すブロック図である。

本実施の形態の監視カメラ２００Ａは、実施の形態１の揺れ補正機構１００を含むカメラ装置の一例として例示したものである。つまり、本実施の形態の監視カメラ２００Ａは、被固定面に固定され、かつ、被固定面自体に揺れが生じる場所に設置される。以下の実施の形態２，３において、実施の形態１の揺れ補正機構１００において説明した各部と同一の構成については同一の符号を付与して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。

図１３に示す監視カメラ２００Ａは、レンズマウントベース３７が取り付けられたレンズ部３５と、撮像素子７３が取り付けられた揺れ補正機構１００と、位置センサＰＳと、ジャイロセンサＧＹと、積分器ＩＧと、ＣＰＵ２０１と、メモリ２０３と、角度距離変換部２０５と、第１判断部２０７と、第２判断部２０９と、ＤＳＰ２１１と、ＢＩＳモータドライバＭＤ１と、ＢＩＳモータＭ１と、ズームモータドライバＺＭＤ１とを含む構成である。

レンズ部３５は、監視カメラ２００Ａの撮像光学系を構成するための各種のレンズと一部のレンズ（例えばズームレンズＺ２）を光軸Ｏｃに対して水平方向（ハッチングが施された矢印参照）に駆動可能なズームモータＺＭとを含むレンズユニットＬＺＵと、レンズマウントベース３７とを含む。実施の形態１において説明したように、揺れ補正機構１００は、レンズマウントベース３７に固定される。

レンズユニットＬＺＵは、対物レンズの一例としての固定系のズームレンズＺ１と、ズームレンズＺ１より後段側の可動系のズームレンズＺ２とを少なくとも含む。なお、以下の実施の形態２，３において、レンズユニットＬＺＵには、２段のズームレンズ以外に他のズームレンズが設けられても構わない。ズームレンズＺ１，Ｚ２には、被写体光（つまり、被写体により反射された光）が入射される。ズームレンズＺ１，Ｚ２を入射した被写体光は、有効像円ＣＲ１（図１４参照）内の領域に結像される。なお、以下の実施の形態２に対応する監視カメラ２００Ａ（図１３参照）や実施の形態３に対応する監視カメラ２００ＡＡ（図１９参照）では、便宜的にフォーカスレンズの図示は省略している。

ズームモータＺＭは、ＣＰＵ２０１の光学ズーム制御指示に基づいてズームモータドライバＺＭＤ１から出力された制御信号に応じて、ズームレンズＺ２を、光軸Ｏｃの方向に対して水平方向（言い換えると、光軸Ｏｃの方向に対する前進方向及び後退方向）に駆動する。つまり、レンズユニットＬＺＵは、ズームレンズＺ２のズーム倍率の一例としての光学ズーム倍率を変更可能である。これにより、ＣＰＵ２０１は、監視カメラ２００Ａの撮像光学系のズーム画角を可変にでき、光学ズーム倍率を変更できる。例えば、ＣＰＵ２０１は、ズームレンズＺ２を光軸Ｏｃの方向に対して水平方向に駆動することで、撮像素子７３により撮像される撮像画像を光学的にズームアップ（挟角化）したりズームダウン（広角化）したりできる。

揺れ補正機構１００の詳細な構成については実施の形態１において説明したので、ここでは詳細の説明は省略する。揺れ補正機構１００は、撮像素子７３を保持するホルダの一例としての素子ホルダ６７を保持し、ジャイロセンサＧＹの検出値に基づく素子ホルダ６７の駆動により、撮像素子７３により撮像された撮像画像を揺れ補正する。揺れ補正機構１００には、位置センサＰＳが取り付けられる。

位置センサＰＳは、撮像素子７３の基準位置（例えば光軸Ｏｃが撮像素子７３の受光面ＲＶＬ１の中心を通過する時の撮像素子７３の位置）からの変位量Ｘを検出する。撮像素子７３が上述した基準位置から変位していない（つまり、ずれていない）場合には、位置センサＰＳの出力はゼロ（０）となる。位置センサＰＳは、撮像素子７３の基準位置からの変位量Ｘに関する情報を第１判断部２０７に出力する。

撮像素子７３は、レンズ部３５に入射した光（つまり、被写体光）に基づく画像を撮像する。つまり、撮像素子７３は、被写体により反射された被写体光を有効像円ＣＲ１内の受光面ＲＶＬ１（図１４参照）に入射し、入射した被写体光に基づく光学像を電気信号に変換（光電変換）する。撮像素子７３は、光電変換により得られた電気信号を信号処理部（図示略）に出力する。

信号処理部は、例えば撮像素子７３が配置される素子ホルダ６７の基板８９上に配置され、撮像素子７３から出力された電気信号に対して所定の信号処理を施すことで、フレーム毎の画像信号（例えばＲＧＢ形式又はＹＵＶ形式の画像信号）を生成してＤＳＰ２１１に出力する。以下、ＤＳＰ２１１に入力される画像信号を、便宜的に「撮像画像」と称する。撮像画像は、静止画でも動画でもよい。フレームレートは、例えば６０ｆｐｓ（frame per second）である。撮像素子７３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を用いて構成される。

揺れセンサの一例としてのジャイロセンサＧＹは、監視カメラ２００Ａの揺れを検出して積分器ＩＧに出力する。ジャイロセンサＧＹは、例えばレンズ部３５のレンズユニットＬＺＵの筐体に固定されるように取り付けられる。ジャイロセンサＧＹは、監視カメラ２００Ａ（例えばレンズユニットＬＺＵ）の揺れを示すパラメータの一例として、監視カメラ２００Ａの揺れに起因して生じるレンズユニットＬＺＵの回転（例えば揺れ角度Δθ）に基づく角速度ωを検出する。ジャイロセンサＧＹにより検出された角速度ωに関する情報は、積分器ＩＧに入力される。なお、以下の実施の形態２，３において、ジャイロセンサＧＹは、レンズマウントベース３７に取り付けられてもよい。

積分器ＩＧは、ジャイロセンサＧＹにより検出された角速度ωを時間で積分処理することにより、監視カメラ２００Ａの揺れに起因して生じるレンズユニットＬＺＵの回転を示すパラメータの一例として、揺れ角度Δθを算出してＣＰＵ２０１及び角度距離変換部２０５に出力する。

プロセッサの一例としてのＣＰＵ２０１は、メモリ２０３と協働して、監視カメラ２００Ａの動作に関する各種処理や制御を行う。ＣＰＵ２０１は、メモリ２０３に保持されたプログラム及びデータを参照し、そのプログラムを実行することにより、例えばズームレンズＺ２に対する光学ズーム制御をズームモータドライバＺＭＤ１に指示したり、撮像素子７３により撮像された撮像画像に対する電子ズーム制御をＤＳＰ２１１に指示したりする。なお、ＣＰＵ２０１の処理の詳細については、例えば図１５及び図１８をそれぞれ参照して後述する。

また、ＣＰＵ２０１は、メモリ２０３に予め格納されている、レンズユニットＬＺＵ内の各種のレンズに関する情報と撮像素子７３に関する情報とを参照し、例えばレンズユニットＬＺＵ内のズームレンズの光学ズーム倍率毎に異なるＢＩＳ（in body image stabilizer）可動範囲を算出してメモリ２０３に設定する。ＢＩＳ可動範囲に関する情報は、第２判断部２０９により参照される。ＢＩＳ可動範囲は、撮像素子７３により撮像された撮像画像にケラレ（例えば黒潰れ）が生じないために、撮像素子７３に許される移動範囲を示す。ＢＩＳ可動範囲はズームレンズの光学ズーム倍率毎に異なる（図１７Ｂ参照）。

ここで、ＢＩＳ可動範囲の詳細について、図１４を参照して説明する。

図１４は、光学ズーム倍率に応じたＢＩＳ可動範囲、並びにＢＩＳ可動範囲を超える受光面の移動があった場合の撮像画像の画質劣化をそれぞれ示す説明図である。

図１４の状態ＳＴ１（紙面左側）では、監視カメラ２００Ａが揺れていない状態（例えば監視カメラ２００Ａが揺れる前の状態）のＢＩＳ可動範囲ＢＷ１が示されている。一方、比較例としての図１４の状態ＳＴ１ａ（紙面右側）では、監視カメラ２００Ａが揺れている状態で、揺れ補正機構１００によりＢＩＳ可動範囲ＢＷ１を超える撮像素子７３の移動（つまり、受光面ＲＶＬ１の移動）が行われた時に撮像画像の画質が劣化することが示されている。状態ＳＴ１において、撮像素子７３の受光面ＲＶＬ１の大きさは、監視カメラ２００Ａの撮像画像が表示されるモニタ（図示略）に出画されるサイズ（モニタ出画サイズＯＰＴ１）に相当する。

ＢＩＳ可動範囲ＢＷ１は、あるズーム位置（つまり、可動系のズームレンズＺ２のレンズユニットＬＺＵ内の位置）に応じた撮像素子７３のモニタ出画サイズＯＰＴ１（言い換えると、切り出しサイズ）の領域の端部である左端部Ｐｚを基準とした有効像円ＣＲ１の長さＥ１と、そのズーム位置に応じた撮像素子７３のモニタ出画サイズＯＰＴ１の領域の端部である左端部Ｐｚにおける撮像素子７３のモニタ出画サイズＯＰＴ１（言い換えると、切り出しサイズ）の領域の長さＳ１との差分により定まる。なお、図１４及び図１５では、モニタ出画サイズの領域の左端部Ｐｚを例示して説明しているが、モニタ出画サイズＯＰＴ１の端部は左端部Ｐｚに限定されず、例えば右端部でもよく、以下同様である。モニタ出画サイズは、撮像画像として電子的に切り出されて使用される範囲を示すサイズである。ＣＰＵ２０１は、ズーム位置毎にＢＩＳ可動範囲ＢＷ１を算出してメモリ２０３に設定して格納可能である。

ところが、監視カメラ２００Ａの揺れに伴って、状態ＳＴ１と同じズーム位置（つまり、ズームレンズＺ２のレンズユニットＬＺＵ内の位置）において、揺れ補正機構１００により、ＢＩＳ可動範囲ＢＷ１を超える移動量Ｂ１の撮像素子７３の移動が行われたとする。この場合、図１４の状態ＳＴ１ａに示すように、状態ＳＴ１に比べて受光面ＲＶＬ１がＢＩＳ可動範囲ＢＷ１を超えて移動する。従って、受光面ＲＶＬ１の一部が有効像円ＣＲ１をはみ出てしまい、はみ出た部分の受光面ＫＲＲ１に被写体光が入射されず、ケラレ（例えば黒潰れ）が生じてしまい、撮像素子７３により撮像された撮像画像の画質が劣化してしまう。なお、図１４に示す移動量Ｂ１は、ジャイロセンサＧＹの出力が積分器ＩＧによって揺れ角度Δθに変換された後、揺れ角度Δθが角度距離変換部２０５によって変換された長さの次元を有する値である。

従って、例えば監視カメラ２００の揺れに伴って、揺れ補正機構１００により、撮像素子７３の移動量Ｂ１がＢＩＳ可動範囲ＢＷ１以内となる撮像素子７３の移動がなされる場合には、撮像画像にケラレが発生せず、撮像画像の画質の劣化は生じない。一方、例えば監視カメラ２００の揺れに伴って、揺れ補正機構１００により、撮像素子７３の移動量Ｂ１がＢＩＳ可動範囲ＢＷ１を超える撮像素子７３の移動がなされる場合には、撮像画像の少なくとも一部にケラレが発生し、撮像画像の画質の劣化は生じることになる。

メモリ２０３は、例えばフラッシュメモリ又はハードディスクを用いて構成され、ＣＰＵ２０１が監視カメラ２００Ａの動作に関する処理や制御を実行するために必要なプログラム及びデータを格納する。メモリ２０３は、レンズユニットＬＺＵ内の各種のレンズに関する情報や撮像素子７３に関する情報を格納している。なお、メモリ２０３は、監視カメラ２００Ａの各部の処理実行時のワークメモリとしての機能を有するＲＡＭ（Random Access Memory）としても動作する。

また、メモリ２０３は、ズーム位置（つまり、可動系のズームレンズＺ２のレンズユニットＬＺＵ内の位置）とそのズーム位置に対応した光学ズーム倍率とを対応付けたテーブルを保持している（図１７Ａ参照）。また、メモリ２０３は、ＣＰＵ２０１により算出されたズーム倍率毎に異なるＢＩＳ可動範囲のテーブルを保持している（図１７Ｂ参照）。

図１７Ａは、ズーム位置と光学ズーム倍率との対応関係の一例を示すテーブルである。

図１７Ａに示すテーブルでは、ズーム位置（つまり、可動系のズームレンズＺ２のレンズユニットＬＺＵ内の位置）とそのズーム位置に対応した光学ズーム倍率とを対応付けられている。ズーム位置はズームレンズＺ２を駆動させるズームモータＺＭ（例えばステッピングモータ）の刻み幅毎に設けられるため、光学ズーム倍率は離散値の段階的な変更が可能となる（図１７Ａ参照）。

図１７Ｂは、光学ズーム倍率とＢＩＳ可動範囲の対応関係の一例を示すテーブルである。

図１７Ｂに示すテーブルでは、ズーム位置（上述参照）に基づいて定まる光学ズーム倍率と、揺れ補正機構１００の揺れ補正において撮像素子７３の許容移動量を示すＢＩＳ可動範囲とが対応付けられている。それぞれのＢＩＳ可動範囲の値は、それぞれの光学ズーム倍率に応じてＣＰＵ２０１により算出されてメモリ２０３に設定された値である。

角度距離変換部２０５は、レンズユニットＬＺＵ内の各種のレンズにより定まる監視カメラ２００Ａの撮像光学系の焦点距離に関する情報を予め保持しているか、又はその焦点距離に関する情報をメモリ２０３から読み出して取得する。なお、図１３の図面の複雑化を避けるために、角度距離変換部２０５とメモリ２０３との間の矢印の図示は省略している。角度距離変換部２０５は、積分器ＩＧから出力された揺れ角度Δθに関する情報を取得し、焦点距離ｆに関する情報と揺れ角度Δθとを用いて、揺れ角度Δθを、揺れ角度Δθに対応して揺れ補正機構１００に揺れ補正させるべき長さ（言い換えると、撮像素子７３を移動すべき長さを示し、以下、「ＢＩＳ揺れ補正量」と称する）に変換する。つまり、角度距離変換部２０５は、監視カメラ２００Ａの揺れに伴って揺れ角度Δθが検出された場合に、その揺れ角度Δθの揺れの影響をキャンセルするために、監視カメラ２００Ａの揺れの方向と反対側に撮像素子７３を駆動させるための駆動量を、ＢＩＳ揺れ補正量として算出することができる。

角度距離変換部２０５は、例えば焦点距離ｆに関する情報と揺れ角度Δθとを用いて、数式（１）に示すように、ＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒを算出し（図２０参照）、算出結果を第１判断部２０７に出力する。なお、図２０において、揺れ角度Δθが１度に対応し、焦点距離ｆが焦点距離ｆ１に対応し、ＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒがΔｘ１に対応する。

第１判断部２０７は、位置センサＰＳから出力された変位量Ｘに関する情報と角度距離変換部２０５から出力されたＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに関する情報とを取得し、例えばＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒと変位量Ｘとの差分（ΔＸｒ−Ｘ）を算出し、算出結果を揺れ補正機構１００におけるＢＩＳ揺れ補正量として第２判断部２０９に出力する。

第１判断部２０７の算出処理には次に示す技術的意義があると考えられる。具体的には、ＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒは、レンズユニットＬＺＵの揺れ（回転）に伴って算出された値であり、レンズユニットＬＺＵの揺れ（回転）に伴う撮像素子７３の移動量がオフセット（つまり、加算）されている。従って、第１判断部２０７は、このオフセットの分（つまり、変位量Ｘ）を差し引く処理を行うことにより、監視カメラ２００Ａの揺れ（言い換えると、レンズユニットＬＺＵの揺れ）に伴う撮像素子７３の正確なＢＩＳ揺れ補正量（つまり、撮像素子７３を移動すべき長さ）を算出可能となる。

なお、第１判断部２０７は、変位量Ｘがメモリ２０３に保存された又は第１判断部２０７自身が予め保持する所定の既定値以下である場合には、上述した変位量Ｘを差し引く処理を省いて、角度距離変換部２０５から出力されたＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに関する情報をそのまま第２判断部２０９に出力しても構わない。

第２判断部２０９は、第１判断部２０７から出力されたＢＩＳ揺れ補正量に関する情報とメモリ２０３から取得した光学ズーム倍率に対応したＢＩＳ可動範囲に関する情報とを取得する。第２判断部２０９は、第１判断部２０７から出力されたＢＩＳ揺れ補正量に関する情報とメモリ２０３から取得した光学ズーム倍率に対応したＢＩＳ可動範囲に関する情報とを比較する。言い換えると、第２判断部２０９は、撮像素子７３により撮像される撮像画像にケラレが生じるか否かを判断する。

具体的には、第２判断部２０９は、ＢＩＳ揺れ補正量がＢＩＳ可動範囲以下であると判断した場合には、撮像素子７３により撮像される撮像画像にケラレが生じないとして、ＢＩＳ揺れ補正量に関する情報を用いた揺れ補正の制御信号を生成してＢＩＳモータドライバＭＤ１に出力する。

一方、第２判断部２０９は、ＢＩＳ揺れ補正量がＢＩＳ可動範囲を超えると判断した場合には、撮像素子７３により撮像される撮像画像にケラレが生じる又はその可能性があるとして、現在の光学ズーム倍率を変更する（具体的には、光学ズーム倍率を下げる）旨の指示をＣＰＵ２０１に出力する。ＣＰＵ２０１は、第２判断部２０９からの指示を受けると、現在の光学ズーム倍率を下げるように変更する旨の制御信号を生成してズームモータドライバＺＭＤ１に出力する。なお、現在の光学ズーム倍率に関する情報は、ＣＰＵ２０１において保持されているか、又はメモリ２０３内のＲＡＭ（Random Access Memory）において一時的に保持されている。

プロセッサの一例としてのＤＳＰ（Digital Signal Processor）２１１は、上述した信号処理部（図示略）から出力された撮像画像を取得し、所定の加工処理を施して撮像画像に基づく映像データを生成し、映像データを後段（図示略、例えば監視カメラ２００Ａに接続された外部機器との間の通信を司る通信部）に出力する。なお、上述した信号処理部（図示略）が省略されても構わない。この場合、撮像素子７３から出力された電気信号がＤＳＰ２１１に直接に入力され、ＤＳＰ２１１において所定の信号処理が施されてフレーム毎の画像信号（例えばＲＧＢ形式又はＹＵＶ形式の画像信号）である撮像画像が生成される。

また、ＤＳＰ２１１は、信号処理部（図示略）から取得した撮像画像又は自身で生成した撮像画像のデータと現在の光学ズーム倍率に関する情報とに基づいて、撮像画像のデータを解析することで、どの程度光学ズームダウンがなされればケラレの発生を回避できるかを示す最小の光学ズーム倍率又は現在の光学ズーム倍率との変更率を推定してもよい。ＤＳＰ２１１は、推定結果（つまり、最小の光学ズーム倍率又は現在の光学ズーム倍率との変更率）をＣＰＵ２０１に出力する。

また、ＤＳＰ２１１は、ＣＰＵ２０１からの電子ズーム制御指示の制御信号に基づいて、ズームモータドライバＺＭＤ１において光学ズーム制御（例えば光学ズームダウン）が実行された後の撮像画像に対し、電子的な画素ピッチの切り出し処理を行うことで、光学ズーム制御（例えば光学ズームダウン）の実行前の状態のモニタ出力画面上の映像の大きさを変えることなく、監視カメラ２００Ａの揺れの影響をキャンセル又は緩和できた撮像画像を生成する（図１５参照）。

ＢＩＳモータドライバＭＤ１は、第２判断部２０９から出力された制御信号に基づいてＢＩＳモータＭ１を作動させるための制御信号を生成してＢＩＳモータＭ１に出力する。ＢＩＳモータドライバＭＤ１は、この制御信号に基づいてＢＩＳモータＭ１を制御することで、第２判断部２０９において判断されたＢＩＳ揺れ補正量の揺れ補正を揺れ補正機構１００に実行させる。つまり、ＢＩＳモータドライバＭＤ１は、例えばＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御を行うことにより、ＢＩＳ揺れ補正量の分だけ、監視カメラ２００Ａの揺れの方向と反対側の方向に撮像素子７３を保持する素子ホルダ６７を移動させる。

ＢＩＳモータＭ１は、ＢＩＳモータドライバＭＤ１から出力された制御信号に基づいて、第２判断部２０９において判断されたＢＩＳ揺れ補正量の揺れ補正を揺れ補正機構１００に実行する。これにより、ＢＩＳモータドライバＭＤ１やＢＩＳモータＭ１を含む揺れ補正機構１００は、監視カメラ２００Ａの揺れに伴って揺れ角度Δθが検出された場合に、その揺れ角度Δθに応じて求められたＢＩＳ揺れ補正量の長さの分、撮像素子７３を移動させることで、揺れの影響をキャンセル又は緩和することができ、撮像画像の画質の劣化を抑制できる。なお、ＢＩＳモータＭ１は、実施の形態１の揺れ補正機構１００における第１リニアモータ８３及び第２リニアモータ８５を有するアクチュエータ８７に対応し、以下の実施の形態３においても同様である。

ズームモータドライバＺＭＤ１は、ＣＰＵ２０１から出力された光学ズーム制御指示の制御信号に基づいてズームモータＺＭを作動させるための制御信号を生成してズームモータＺＭに出力する。ズームモータドライバＺＭＤ１は、この制御信号に基づいてズームモータＺＭを制御することで、ＣＰＵ２０１において判断された変更後の光学ズーム倍率の設定をズームモータＺＭに実行させる。つまり、ズームモータドライバＺＭＤ１は、例えば現在の光学ズーム倍率よりも小さい光学ズーム倍率が得られるように、ズームレンズＺ２を光軸Ｏｃの方向に水平方向に移動させる（図１５参照）。

ＣＰＵ２０１は、例えば次の幾つかの方法に従って、現在の光学ズーム倍率を下げる時の変更率（つまり、どのくらい光学ズーム倍率を下げれば撮像画像においてケラレが発生しなくなるか）を決定し、決定後の光学ズーム倍率（つまり、光学ズームダウン後の新たな光学ズーム倍率）が得られるように、ズームモータドライバＺＭＤ１の作動を制御する。

＜第１の光学ズーム倍率の決定方法＞
ＣＰＵ２０１は、例えば一定期間におけるジャイロセンサＧＹの検出時刻ごとの、揺れ角度Δθの情報と光学ズーム倍率の変更率とを対応付けた変更率情報（図示略）をメモリ２０３に蓄積する。一定期間は、例えば１日、１週間、１ヵ月、１年等であるが、これらの期間に限定されないことは言うまでもない。ＣＰＵ２０１は、メモリ２０３に蓄積された変更率情報を用いて、一定期間における光学ズーム倍率の変更率（つまり、光学ズーム倍率の下げ幅）の最大値を光学ズーム倍率の下げ率として決定する。これにより、ＣＰＵ２０１は、例えば監視カメラ２００Ａの揺れが大きい時等に光学ズーム倍率の下げ幅の最大値を用いることで、光学ズームダウン後のＢＩＳ可動範囲を長く取得することができ、揺れ補正機構１００における揺れ補正による撮像画像の画質劣化を抑制できる。

＜第２の光学ズーム倍率の決定方法＞
ＣＰＵ２０１は、例えば一定期間におけるジャイロセンサＧＹの検出時刻ごとの、揺れ角度Δθの情報と光学ズーム倍率の変更率とを対応付けた変更率情報（図示略）をメモリ２０３に蓄積する。一定期間は、例えば１日、１週間、１ヵ月、１年等であるが、これらの期間に限定されないことは言うまでもない。ＣＰＵ２０１は、メモリ２０３に蓄積された変更率情報を用いて、一定期間における光学ズーム倍率の変更率（つまり、光学ズーム倍率の下げ幅）の平均値を光学ズーム倍率の下げ率として決定する。これにより、ＣＰＵ２０１は、例えば監視カメラ２００Ａの揺れが定常的に発生している時等に光学ズーム倍率の下げ幅の平均値を用いることで、ばらつきの少ない光学ズームダウン後のＢＩＳ可動範囲を安定して取得することができ、揺れ補正機構１００における揺れ補正による撮像画像の画質劣化を抑制できる。

＜第３の光学ズーム倍率の決定方法＞
ＣＰＵ２０１は、例えば一定期間におけるジャイロセンサＧＹの検出時刻ごとの、揺れ角度Δθの情報と光学ズーム倍率の変更率とを対応付けた変更率情報（図示略）をメモリ２０３に蓄積する。一定期間は、例えば１日、１週間、１ヵ月、１年等であるが、これらの期間に限定されないことは言うまでもない。ＣＰＵ２０１は、メモリ２０３に蓄積された変更率情報に含まれる、光学ズーム倍率の変更率（つまり、光学ズーム倍率の下げ幅）の時間推移（例えば時刻依存性や季節依存性）に従って、現在時刻と一致する光学ズーム倍率の下げ率を決定する。これにより、ＣＰＵ２０１は、例えば監視カメラ２００Ａの揺れに特定の時刻依存性又は季節依存性が存在する時等に、その時刻依存性や季節依存性に適合した光学ズームダウン後のＢＩＳ可動範囲を安定して取得することができ、揺れ補正機構１００における揺れ補正による撮像画像の画質劣化を抑制できる。

図１５は、実施の形態２の監視カメラ２００Ａの動作概要の一例を示す説明図である。図１６Ａは、実施の形態２における光学ズーム制御量と光学ズーム倍率との関係の一例を示す説明図である。図１６Ｂは、実施の形態２における電子ズーム制御量と電子ズーム倍率との関係の一例を示す説明図である。

図１５の状態ＳＴ１（紙面最左側）は、図１４の状態ＳＴ１（紙面左側）と同じ状態である。図１５の状態ＳＴ２（紙面中央）は、監視カメラ２００Ａが揺れている状態で、ＣＰＵ２０１の判断により光学ズームダウン（つまり、撮像画像の広角化）がズームモータドライバＺＭＤ１に指示された後に、撮像素子７３のモニタ出画サイズＯＰＴ２が状態ＳＴ１における撮像素子７３のモニタ出画サイズＯＰＴ１よりも小さくなったことが示されている。図１５の状態ＳＴ３（紙面最右側）は、監視カメラ２００Ａが揺れている状態ＳＴ２の時点で、ＣＰＵ２０１の判断により電子ズームアップ（つまり、撮像画像の挟角化）がＤＳＰ２１１に指示された後に、撮像素子７３のモニタ出画サイズＯＰＴ３が見かけ上、状態ＳＴ１における撮像素子７３のモニタ出画サイズＯＰＴ１と同一又は略同一になったことが示されている。

なお、図１５では、監視カメラ２００Ａの揺れの方向が一方向（例えば重力方向と平行な鉛直方向）だけである場合を例示して図示しているが、図１５の説明は監視カメラ２００Ａの揺れの方向が二方向（例えば重力方向と平行な鉛直方向とその鉛直方向及び地面と平行な水平方向）に及ぶ場合も同様に適用可能である。

図１５の状態ＳＴ１でも同様に、監視カメラ２００Ａの揺れに伴い、揺れ補正機構１００により、ＢＩＳ可動範囲ＢＷ１以下となる移動量の撮像素子７３の移動が行われる場合には、撮像素子７３の受光面ＲＶＬ１は有効像円ＣＲ１からはみ出ることが無いので、撮像素子７３により撮像される撮像画像にケラレが発生せず、撮像画像の画質の劣化は生じない。しかし、図１４を参照して説明したように、監視カメラ２００Ａの揺れに伴い、揺れ補正機構１００により、ＢＩＳ可動範囲ＢＷ１を超える移動量（例えば図１４に示す移動量Ｂ１）の撮像素子７３の移動が行われる可能性は十分にあり得る。

そこで、本実施の形態では、ＣＰＵ２０１は、第２判断部２０９から現在の光学ズーム倍率を変更する旨の指示を受けた場合には、現在の光学ズーム倍率を下げる（つまり、光学ズームダウンを行う）ように、ズームモータドライバＺＭＤ１の作動を制御する。

これにより、状態ＳＴ２に示すように、状態ＳＴ１における撮像素子７３の受光面ＲＶＬ１の大きさは変わらないものの、光学ズームダウンによって、モニタ出画サイズＯＰＴ２の領域が状態ＳＴ１のモニタ出画サイズＯＰＴ１の領域より小さくなり、撮像画像の広角化が図られる。つまり、状態ＳＴ２では、撮像素子７３の受光面ＲＶＬ１全域に被写体光が入射されているが、撮像画像として使用される範囲はモニタ出画サイズＯＰＴ２の領域の部分だけとなる。

従って、状態ＳＴ２では、ＢＩＳ可動範囲ＢＷ２は、状態ＳＴ１時のズーム位置から変更後のズーム位置に応じた撮像素子７３のモニタ出画サイズＯＰＴ２の領域の端部である左端部Ｐｚを基準とした有効像円ＣＲ１の長さＥ２と、その変更後のズーム位置に応じた撮像素子７３のモニタ出画サイズＯＰＴ２の領域の端部である左端部Ｐｚにおける撮像素子７３のモニタ出画サイズＯＰＴ２の領域の長さＳ２との差分により定まる。

これにより、状態ＳＴ１からの光学ズームダウンの実行によって、ＢＩＳ可動範囲がＢＩＳ可動範囲ＢＷ１からＢＩＳ可動範囲ＢＷ２に長くなるように変更されるので（ＢＷ２＞ＢＷ１）、状態ＳＴ２では、揺れ補正機構１００のＢＩＳ可動範囲が長くなり、撮像素子７３の移動許容長が増大し、ケラレの発生頻度が低減される。

更に、ＣＰＵ２０１は、状態ＳＴ２から電子的なズームアップ処理をＤＳＰ２１１に実行させることで、状態ＳＴ３において、状態ＳＴ１のモニタ出画サイズの領域の大きさと同じモニタ出画サイズＯＰＴ３の領域の撮像画像をＤＳＰ２１１に取得させることが可能となる。

図１６Ａの横軸は光学ズーム制御量（言い換えると、ズームレンズＺ２のズーム位置）に対応し、図１６Ａの縦軸は光学ズーム倍率を示す。図１６Ｂの横軸は電子ズーム制御量（言い換えると、撮像画像から切り出す単位の画素ピッチ）に対応し、図１６Ｂの縦軸は電子ズーム倍率（所謂、切り出し倍率）を示す。

図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、ＣＰＵ２０１は、例えば現在（状態ＳＴ１）の光学ズーム倍率が「ｘ１０」（つまり１０倍）であることを把握し、第２判断部２０９から現在の光学ズーム倍率を変更する旨の指示を受けた場合には、光学ズーム倍率を「ｘ１０」から段階的に変更して光学ズーム倍率を「ｘ８」（つまり８倍）に光学ズームダウンする（状態ＳＴ２）。

ＣＰＵ２０１は、光学ズームダウンの実行制御をズームモータドライバＺＭＤ１に指示するタイミングと同期（連動）するように、光学ズームダウンの変更率に基づいて、光学ズームダウンにより広角化された撮像画像を電子的に元のサイズに戻すように拡大して切り出す電子ズームアップの実行制御（つまり、現在の切り出し倍率である「ｘ１」倍から「ｘ１０／８」倍への設定変更）をＤＳＰ２１１に指示する。

これにより、ＣＰＵ２０１は、状態ＳＴ１時に撮像されていた撮像画像の解像度から多少の劣化はあるものの、状態ＳＴ１時に撮像されていた撮像画像と人の視覚において見かけ上変わらない解像度の撮像画像をＤＳＰ２１１において取得させることができ、監視カメラ２００Ａの揺れが生じても被写体の撮像画像の劣化を抑制できる。更に、ＣＰＵ２０１は、揺れ補正機構１００におけるＢＩＳ揺れ補正量の上限値であるＢＩＳ可動範囲を状態ＳＴ１のＢＩＳ可動範囲に比べて長大化できるので、監視カメラ２００Ａの揺れの影響をキャンセル又は緩和するための撮像素子７３の駆動量を状態ＳＴ１に比べて長く取得でき、揺れ補正機構１００の揺れ補正の動作補償量（例えば、「状態ＳＴ２のＢＩＳ可動範囲ＢＷ２」−「状態ＳＴ１のＢＩＳ可動範囲ＢＷ１」）を長く担保可能となる。

次に、監視カメラ２００ＡのＣＰＵ２０１の動作手順について、図１８を参照して説明する。

図１８は、実施の形態２の監視カメラ２００ＡのＣＰＵ２０１の動作手順の一例を詳細に示すフローチャートである。

図１８において、ＣＰＵ２０１は、第２判断部２０９から現在の光学ズーム倍率の変更の旨の指示を受領したか否かを判断する（Ｓ１）。第２判断部２０９から現在の光学ズーム倍率の変更の旨の指示を受領していないと判断された場合には（Ｓ１、ＮＯ）、図１８に示すＣＰＵ２０１の処理は終了する。

一方、ＣＰＵ２０１は、第２判断部２０９から現在の光学ズーム倍率の変更の旨の指示を受領したと判断した場合には（Ｓ１、ＹＥＳ）、現在の光学ズーム倍率を下げる（つまり、光学ズームダウンを行う）ように、ズームモータドライバＺＭＤ１の作動を制御する（Ｓ２）。ズームモータドライバＺＭＤ１は、ＣＰＵ２０１からの指示に応じて、現在の光学ズーム倍率を段階的に下げるようにズームモータＺＭに、ズームレンズＺ２の位置（ズーム位置）を変更させる、つまり、光学ズームダウンの処理を実行する（Ｓ２Ａ）。これにより、例えば図１５の状態ＳＴ２に示すように、光学ズームダウンによって、撮像素子７３により撮像される撮像画像のモニタ出画サイズＯＰＴ２の領域が状態ＳＴ１のモニタ出画サイズＯＰＴ１の領域より小さくなり、撮像画像の広角化が図られるとともに、ＢＩＳ可動範囲が長くなるように変更され、揺れ補正機構１００による撮像素子７３の移動許容長が増大し、ケラレの発生頻度が低減される。

更に、ＣＰＵ２０１は、電子的なズームアップ処理の実行をＤＳＰ２１１に指示する（Ｓ３）。ＤＳＰ２１１は、ＣＰＵ２０１からの指示に応じて、電子的なズームアップ処理（つまり、現在の撮像画像の切り出し倍率を、光学ズームダウンに伴う光学ズーム倍率の下げ幅の逆数に対応するように上げる切り出し処理）を実行する（Ｓ３Ａ）。これにより、ＣＰＵ２０１は、例えば図１５の状態ＳＴ３に示すように、状態ＳＴ１のモニタ出画サイズの領域の大きさと同じモニタ出画サイズＯＰＴ３の領域の撮像画像をＤＳＰ２１１に取得させることが可能となり、人の見た目にはさほど変わりの無い高品質な撮像画像を取得することが可能となる。

以上により、本実施の形態の監視カメラ２００Ａは、被固定面に固定され、かつ、被固定面自体に揺れが生じる場所に設置され、撮像素子７３を保持する素子ホルダ６７を保持し、ジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）に基づく素子ホルダ６７の駆動により、撮像素子７３により撮像された撮像画像を揺れ補正する揺れ補正機構１００を有する。監視カメラ２００Ａは、ジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）に基づいて、ズームレンズＺ２の光学ズーム倍率をレンズユニットＬＺＵに変更させるとともに、変更後の光学ズーム倍率に応じて、揺れ補正機構１００により揺れ補正された撮像画像の一部を電子的にズーム処理（つまり、電子的にズームアップして切り出す処理）を行って出力する。

これにより、本実施の形態の監視カメラ２００Ａは、簡素な構成で、監視カメラ２００Ａの装置本体が揺れる場所に設置される場合でも、監視カメラ２００Ａの揺れに応じて、光学ズーム制御（例えば光学ズームダウン）と電子ズーム制御（例えば電子ズームアップ）とを同時に行うことにより、撮像素子７３により撮像される撮像画像の画質劣化を効果的に抑制できる。また、監視カメラ２００Ａは、撮像画像の画質劣化を抑制できるので、撮像画像のデータとしての信頼性の低下を防ぐことができる。

また、監視カメラ２００Ａは、ズームレンズＺ２の光学ズーム倍率を下げるための制御信号（第１制御信号の一例）をレンズユニットＬＺＵに出力するとともに、揺れ補正機構１００により揺れ補正された撮像画像の一部をズームアップ処理して切り出す。これにより、監視カメラ２００Ａは、光学ズームダウンによって、撮像画像として使える領域（つまり、モニタ出画サイズ）の領域が光学ズームダウン前の状態のモニタ出画サイズの領域より小さくでき、ＢＩＳ可動範囲をより長く取得できるので、揺れ補正機構１００による撮像素子７３の移動許容長を増大でき、ケラレの発生頻度を低減できる。また、監視カメラ２００Ａは、光学ズームダウン前の状態のモニタ出画サイズの領域の大きさと同じモニタ出画サイズの領域の撮像画像を取得でき、人の見た目にはさほど変わりの無い高品質な撮像画像を取得することが可能となる。

また、監視カメラ２００Ａは、ズームレンズＺ２の光学ズーム倍率と素子ホルダ６７の駆動に基づく撮像素子７３の可動量（ＢＩＳ可動範囲）とを対応付けた可動量情報をメモリ２０３において保存する。監視カメラ２００Ａは、ジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）に基づく撮像素子７３の移動量がズームレンズＺ２の光学ズーム倍率に対応したＢＩＳ可動範囲を超えるとの判断に従い、ズームレンズＺ２の光学ズーム倍率をレンズユニットＬＺＵに変更させるとともに、揺れ補正機構１００により揺れ補正された撮像画像の一部を電子的にズームアップ処理して切り出して出力する。これにより、監視カメラ２００Ａは、ジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）に基づく撮像素子７３の移動量（つまり、ＢＩＳ揺れ補正量）が同じ光学ズーム倍率におけるＢＩＳ可動範囲内であれば、光学ズームダウン及び電子ズームアップによる撮像画像の解像度を多少の劣化をさせることなく、高精度な撮像画像を取得できる。その一方で、監視カメラ２００Ａは、ジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）に基づく撮像素子７３の移動量（つまり、ＢＩＳ揺れ補正量）が同じ光学ズーム倍率におけるＢＩＳ可動範囲を超えるのであれば、光学ズームダウン及び電子ズームアップにより、ＢＩＳ可動範囲の長大化によるＢＩＳ揺れ補正量の補償範囲を増大できながら、人の見た目にはほぼ変わりない程度の解像度の電子ズームアップ後の撮像画像を取得できる。

また、監視カメラ２００Ａは、揺れ補正機構１００により揺れ補正された撮像画像の一部を、変更前のズームレンズＺ２の光学ズーム倍率と変更後のズームレンズＺ２の光学ズーム倍率との比を用いた電子ズーム処理して切り出す。これにより、監視カメラ２００Ａは、例えば図１５に示す状態ＳＴ１時に撮像されていた高精度な撮像画像と人の目には実質的に同程度と映る画質の撮像画像を取得できる。

また、監視カメラ２００Ａは、一定期間における検出時刻ごとの、ジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）とレンズユニットＬＺＵ内のズームレンズの光学ズーム倍率の変更率とを対応付けた変更率情報をメモリ２０３に保存する。監視カメラ２００Ａは、この変更率情報に含まれる、ズームレンズの光学ズーム倍率の変更率の最大値を用いて、ズームレンズの光学ズーム倍率をレンズユニットＬＺＵに変更させる。これにより、監視カメラ２００Ａは、例えば監視カメラ２００Ａの揺れが大きい時等に光学ズーム倍率の下げ幅の最大値を用いることで、光学ズームダウン後のＢＩＳ可動範囲を長く取得することができ、揺れ補正機構１００における揺れ補正による撮像画像の画質劣化を抑制できる。

また、監視カメラ２００Ａは、一定期間における検出時刻ごとの、ジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）とレンズユニットＬＺＵ内のズームレンズの光学ズーム倍率の変更率とを対応付けた変更率情報をメモリ２０３に保存する。監視カメラ２００Ａは、この変更率情報に含まれる、ズームレンズの光学ズーム倍率の変更率の平均値を用いて、ズームレンズの光学ズーム倍率をレンズユニットＬＺＵに変更させる。これにより、監視カメラ２００Ａは、例えば監視カメラ２００Ａの揺れが定常的に発生している時等に光学ズーム倍率の下げ幅の平均値を用いることで、ばらつきの少ない光学ズームダウン後のＢＩＳ可動範囲を安定して取得することができ、揺れ補正機構１００における揺れ補正による撮像画像の画質劣化を抑制できる。

また、監視カメラ２００Ａは、一定期間における検出時刻ごとの、ジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）とレンズユニットＬＺＵ内のズームレンズの光学ズーム倍率の変更率とを対応付けた変更率情報をメモリ２０３に保存する。監視カメラ２００Ａは、この変更率情報に含まれる、ズームレンズの光学ズーム倍率の変更率の時刻推移を用いて、ズームレンズの光学ズーム倍率をレンズユニットＬＺＵに変更させる。これにより、監視カメラ２００Ａは、例えば監視カメラ２００Ａの揺れに特定の時刻依存性又は季節依存性が存在する時等に、その時刻依存性や季節依存性に適合した光学ズームダウン後のＢＩＳ可動範囲を安定して取得することができ、揺れ補正機構１００における揺れ補正による撮像画像の画質劣化を抑制できる。

また、監視カメラ２００Ａでは、ジャイロセンサＧＹはレンズユニットＬＺＵの筐体に取り付けられる。これにより、ジャイロセンサＧＹは、レンズユニットＬＺＵ内の撮像光学系に生じる揺れ角度に関するパラメータを正確に測定でき、揺れ補正機構１００によるＢＩＳ揺れ補正量の正確な算出に資することができる。

（実施の形態３の内容に至る経緯）
上述した特許文献１の構成では、カメラモジュールが搭載された携帯電話機等の電子機器の手振れ補正機能として、レンズの焦点距離の変動（例えば、カメラ装置のメンテナンス時に焦点距離の異なるレンズに交換されたことに起因する焦点距離の変動）に伴って、撮像素子ユニットの移動量を制御する構成については考慮されていない。

例えば特許文献１の電子機器等のカメラ装置が揺れる場所に設置され、このカメラ装置がレンズの交換可能なタイプであることを考える。この場合、特許文献１の構成では、カメラ装置のレンズを交換する度に、交換後に使用されるレンズの特性の一例として焦点距離の情報をカメラ装置に入力して保存させる必要があった。従って、レンズを交換する時の作業者の作業（例えば焦点距離の情報をカメラ装置に入力して保存させるという作業）の手間を軽減することが困難であった。また、このような作業者の作業が行われないと、カメラ装置は、交換後に使用されるレンズの焦点距離を把握できず、揺れの検出量に応じて撮像素子ユニットの移動量を適正に制御することが困難である。

そこで、以下に述べる実施の形態３では、装置本体が揺れる場所に設置された場合に、レンズの交換に伴って変更されたレンズ特性を高精度に推定し、作業者のレンズ特性の入力時の手間を省くとともに、装置本体の揺れの影響を緩和して撮像画像の画質劣化を抑制し、撮像素子のデータとしての信頼性の低下を防ぐカメラ装置及び揺れ補正方法の例を説明する。

（実施の形態３）
図１９は、実施の形態３の監視カメラ２００ＡＡの内部構成の一例を詳細に示すブロック図である。

図１９に示す監視カメラ２００ＡＡの説明において、図１３に示す監視カメラ２００Ａの構成と同一の構成については同一の符号を付与して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。

図１９に示す監視カメラ２００ＡＡは、レンズマウントベース３７が取り付けられたレンズ部３５と、撮像素子７３が取り付けられた揺れ補正機構１００と、位置センサＰＳと、ジャイロセンサＧＹと、積分器ＩＧと、係数推定部２２０と、第１判断部２０７Ａと、ＤＳＰ２１１Ａと、ＢＩＳモータドライバＭＤ１と、ＢＩＳモータＭ１とを含む構成である。監視カメラ２００ＡＡは、後述する振動発生源ＧＮＥを更に含む構成としてもよい。

また、図１９では図示を省略しているが、監視カメラ２００ＡＡは、監視カメラ２００Ａの各部の処理実行時のワークメモリとしての機能を有するＲＡＭ（Random Access Memory）としても動作するメモリを備える。

レンズ部３５は、監視カメラ２００ＡＡの撮像光学系を構成するための各種のレンズを含むレンズユニットＬＺＵと、レンズマウントベース３７とを含む。実施の形態１において説明したように、揺れ補正機構１００は、レンズマウントベース３７に固定される。

レンズユニットＬＺＵは、対物レンズの一例としての固定系のズームレンズＺ１を少なくとも含む。ズームレンズＺ１には、被写体光（つまり、被写体により反射された光）が入射される。ズームレンズＺ１を入射した被写体光は、有効像円ＣＲ１（図１４参照）内の領域に結像される。以下の実施の形態３の説明において、レンズユニットＬＺＵ内に設けられたズームレンズＺ１を含むレンズのセットを、単に「レンズ」と称する。

位置センサＰＳは、撮像素子７３の基準位置（例えば光軸Ｏｃが撮像素子７３の受光面ＲＶＬ１の中心を通過する時の撮像素子７３の位置）からの変位量Ｘを検出する。撮像素子７３が上述した基準位置から変位していない（つまり、ずれていない）場合には、位置センサＰＳの出力はゼロ（０）となる。位置センサＰＳは、撮像素子７３の基準位置からの変位量Ｘに関する情報を第１判断部２０７Ａに出力する。

揺れセンサの一例としてのジャイロセンサＧＹは、監視カメラ２００ＡＡの揺れを検出して積分器ＩＧに出力する。ジャイロセンサＧＹは、例えばレンズ部３５のレンズユニットＬＺＵの筐体に固定されるように取り付けられる。ジャイロセンサＧＹは、監視カメラ２００Ａ（例えばレンズユニットＬＺＵ）の揺れを示すパラメータの一例として、監視カメラ２００Ａの揺れに起因して生じるレンズユニットＬＺＵの回転（例えば揺れ角度Δθ）に基づく角速度ωを検出する。ジャイロセンサＧＹにより検出された角速度ωに関する情報は、積分器ＩＧに入力される。

積分器ＩＧは、ジャイロセンサＧＹにより検出された角速度ωを時間で積分処理することにより、監視カメラ２００ＡＡの揺れに起因して生じるレンズユニットＬＺＵの回転を示すパラメータの一例として、揺れ角度Δθを算出して角度距離変換部２０５Ａに出力する。

係数推定部２２０は、監視カメラ２００ＡＡがレンズ特性推定モードである場合には、ＤＳＰ２１１Ａにより算出された現在のＢＩＳ揺れ補正量（つまり、揺れ補正機構１００による撮像素子７３の駆動に伴う撮像画像の揺れ補正量）に関する情報と、積分器ＩＧにより算出された揺れ角度Δθに関する情報とを取得する。係数推定部２２０は、現在のＢＩＳ揺れ補正量に関する情報と揺れ角度Δθに関する情報とに基づいて、角度距離変換部２０５Ａに設定するべき係数（つまり、揺れ角度から適正なＢＩＳ揺れ補正量を算出するための係数）を推定する。

ここで、レンズ特性推定モードとは、例えばメンテナンス等で作業者（ユーザ）によってレンズユニットＬＺＵ内のレンズの一部又は全部が交換されたことで、例えば監視カメラ２００ＡＡの設置環境（外乱）による振動を利用して、監視カメラ２００ＡＡが自律的にレンズユニットＬＺＵ内のレンズの特性に関する情報（例えば焦点距離）を推定するためのモードである。言い換えると、監視カメラ２００ＡＡは、レンズ特性推定モード時に、レンズユニットＬＺＵ内のレンズの特性に関する情報（例えば焦点距離）を自律的に推定する。

なお、レンズ特性推定モードでは、監視カメラ２００ＡＡは、監視カメラ２００ＡＡの設置環境（外乱）による振動を利用する場合に限らず、監視カメラ２００ＡＡが備える振動発生源ＧＮＥを用いて外乱のような振動を生じさせてから、レンズユニットＬＺＵ内のレンズの特性に関する情報（例えば焦点距離）を自律的に推定してもよい。振動発生源ＧＮＥは、例えばレンズマウントベース３７に固定して取り付けられる。但し、振動発生源ＧＮＥは、レンズマウントベース３７に限定して取り付けられるものではなく、例えばレンズユニットＬＺＵの筐体に固定して取り付けられてもよい。

レンズ特性推定モードは、例えば監視カメラ２００ＡＡとネットワーク（図示略）を介して通信可能に接続されているユーザ端末（例えばＰＣ（Personal Computer））を使用する作業者（ユーザ）のリモート操作に基づいて通常モードから移行（遷移）され、また、同様なリモート操作に基づいてレンズ特性推定モードの解除がなされて通常モードに戻る。通常モードは、例えばレンズユニットＬＺＵ内のレンズの一部又は全部の交換がなされておらず、同レンズの特性に関する情報（例えば焦点距離）を推定する必要が無い、所謂、通常の監視時の動作モードである。

また、監視カメラ２００ＡＡは、残留揺れ量（後述参照）が所定の閾値より大きくなった場合に、レンズの一部又は全部が交換されたと推測して自動的にレンズ特性推定モードに移行（遷移）してもよい。更に、監視カメラ２００ＡＡは、レンズ特性推定モード時にレンズユニットＬＺＵ内のレンズの特性に関する情報（例えば焦点距離）を推定し、その推定結果に基づく係数を角度距離変換部２０５Ａに設定し終えると、レンズ特性推定モードから通常モードに移行（遷移）してもよい。

係数推定部２２０は、角度距離変換部２０５Ａと、残留揺れ量算出部２１３と、レンズ特性推定部２１５とを含む。実施の形態２では、例えばレンズユニットＬＺＵ内のレンズがメンテナンス等の際に交換された場合、交換後の新しいレンズの特性に関する情報（例えば焦点距離）はユーザ（作業者）の操作によりメモリ２０３に入力されて保存される必要があった。ところが、このメモリ２０３に新しいレンズの特性に関する情報を入力する手間は煩雑な作業であり、この手間を省くことが求められる。

そこで、実施の形態３では、係数推定部２２０は、例えばレンズユニットＬＺＵ内のレンズの一部又は全部がメンテナンス等の際に交換された場合、レンズ特性推定モード時に、交換後のレンズの特性に関する情報（例えば焦点距離）を推定し、推定結果を用いて、角度距離変換部２０５Ａに設定するべき係数を推定する。角度距離変換部２０５Ａに設定するべき係数は、例えば揺れ角度から適正なＢＩＳ揺れ補正量を算出するための係数である。係数推定部２２０は、推定された係数を角度距離変換部２０５Ａに設定する。これにより、係数推定部２２０は、作業者（ユーザ）によるレンズの一部又は全部の交換がなされた場合、レンズユニットＬＺＵ内のレンズの特性に関する情報（例えば焦点距離）を作業者にメモリ（図示略）への入力させることなく、揺れ角度から適正なＢＩＳ揺れ補正量を算出するための係数を角度距離変換部２０５Ａに設定できる。

ここで、レンズユニットＬＺＵのレンズの一部又は全部が交換された場合に、レンズの焦点距離を推定することの必要性について、図２０を参照して説明する。

図２０は、焦点距離の差異に応じて補正すべきＢＩＳ揺れ変位量が異なることの説明図である。

図２０において、ｆ１は交換前のレンズの焦点距離、ｆ２は交換後のレンズの焦点距離とする。監視カメラ２００ＡＡが揺れたことで、例えばジャイロセンサＧＹの検出値に基づく揺れ角度が１度（１°）であった場合、一部又は全部のレンズの交換によって最終レンズから撮像素子７３の受光面までの距離（つまり、焦点距離）が異なってくると、その監視カメラ２００ＡＡの揺れに伴う揺れ補正機構１００によるＢＩＳ揺れ補正量もΔｘ１からΔｘ２に変化（図２０の例では増大）してしまう。この変化に追従できていなく、ＢＩＳ揺れ補正量がΔｘ２ではなくΔｘ１のままで揺れ補正機構１００によって揺れ補正されても、撮像素子７３により撮像された撮像画像が適正に揺れ補正されず、撮像画像の画質が劣化する。

従って、メンテナンス等の際に一部又は全部のレンズの交換がなされると、交換後のレンズユニットＬＺＵ内のレンズの特性に関する情報（例えば焦点距離）を推定することが必要となる。

制御部の一例としての角度距離変換部２０５Ａは、通常モード時（言い換えると、現在取り付けられているレンズユニットＬＺＵ内のレンズの特性に関する情報（例えば焦点距離）がメモリ（図示略）に保存されて既知状態である場合）には、そのレンズの特性に関する情報（例えば焦点距離）をメモリから読み出して取得し、更に、積分器ＩＧから出力された揺れ角度Δθに関する情報を取得する。係数算出部の一例としての角度距離変換部２０５Ａは、既知のレンズの特性に関する情報（例えば焦点距離）と揺れ角度Δθとを用いて、数式（２）に従って、揺れ角度Δθを、揺れ角度Δθに対応して揺れ補正機構１００に揺れ補正させるべき長さ（ＢＩＳ揺れ補正量）に変換する。数式（２）において、ΔＸ０はＢＩＳ揺れ補正量を示し、ｆ０は既知のレンズの焦点距離を示し、Ｇ０は固定値である。

つまり、角度距離変換部２０５Ａは、監視カメラ２００ＡＡの揺れに伴って揺れ角度Δθが検出された場合に、その揺れ角度Δθの揺れの影響をキャンセルするために、監視カメラ２００ＡＡの揺れの方向と反対側に撮像素子７３を駆動させるための駆動量を、ＢＩＳ揺れ補正量として算出することができる。

また、制御部の一例としての角度距離変換部２０５Ａは、レンズ特性推定モード時（言い換えると、現在取り付けられているレンズユニットＬＺＵ内のレンズの特性に関する情報（例えば焦点距離）がメモリ（図示略）に保存されておらず、既知状態ではない場合。以下同様。）には、積分器ＩＧから出力された揺れ角度Δθに関する情報とレンズ特性推定部２１５から出力された焦点距離ｆｒに関する情報を取得する。角度距離変換部２０５Ａは、レンズ特性推定部２１５から出力された焦点距離ｆｒと揺れ角度Δθとを用いて、数式（３）に従って、揺れ角度Δθを、監視カメラ２００ＡＡの外乱の揺れによる外乱揺れ量ΔＸとして変換する。数式（３）において、ΔＸは外乱揺れ量を示し、ｆｒは既知ではないレンズ（言い換えると、交換後のレンズ）の焦点距離を示し、Ｇ０は固定値である。

また、角度距離変換部２０５Ａは、レンズ特性推定モード時には、数式（３）に従って算出した外乱揺れ量ΔＸを、ジャイロセンサＧＹの検出値に基づく外乱揺れ量ΔＸとして残留揺れ量算出部２１３に出力し、更に、この外乱揺れ量ΔＸをＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒとして、ＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに関する情報を第１判断部２０７Ａに出力する。角度距離変換部２０５Ａは、レンズ特性推定モード時には、積分器ＩＧから出力された揺れ角度Δθに関する情報をレンズ特性推定部２１５に出力する。

残留揺れ量算出部２１３は、ＤＳＰ２１１Ａにより算出された現在のＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒ（つまり、揺れ補正機構１００による撮像素子７３の駆動に伴う撮像画像の揺れ補正量）に関する情報と、角度距離変換部２０５Ａから出力されたジャイロセンサＧＹの検出値に基づく外乱揺れ量ΔＸとを取得する。残留揺れ量算出部２１３は、外乱揺れ量ΔＸと現在のＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒとの差分（ΔＸ−ΔＸｒ）を、撮像素子７３により撮像された撮像画像に現れる残留揺れ量として算出する。残留揺れ量算出部２１３は、残留揺れ量である差分（ΔＸ−ΔＸｒ）及び現在のＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに関する各情報をレンズ特性推定部２１５に出力する。

特定推定部の一例としてのレンズ特性推定部２１５は、残留揺れ量算出部２１３から出力された残留揺れ量である差分（ΔＸ−ΔＸｒ）及び現在のＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに関する各情報を取得する。

レンズ特性推定部２１５は、残留揺れ量が無い（つまり、ゼロ）である場合（図２１Ａ参照）、現在の揺れ補正機構１００における揺れ補正に使用されるＢＩＳ揺れ補正量の算出時に用いた焦点距離ｆｒ（つまり、前回のタイミングで数式（４）に従って算出した焦点距離ｆｒ）を、交換後のレンズの焦点距離として角度距離変換部２０５Ａに設定する。

図２１Ａは、残留揺れ量がほぼ無い状態の外乱揺れ量とＢＩＳ揺れ補正量との関係の一例を示すグラフである。

図２１Ａの横軸は時間を示し、図２１Ａの縦軸は撮像画像上の位置を示す。波形ＣＶ１は外乱揺れ量ΔＸを示し、波形Ｃ２はＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒを示す。図２１Ａでは、波形ＣＶ１，ＣＶ２が時間の経過とともに一致しているので、外乱揺れ量ΔＸとＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒとが一致し、残留揺れ量が無いことが示されている。従って、図２１Ａの状態では、係数推定部２２０において、揺れ角度ΔθからＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに変換するための適正な係数が角度距離変換部２０５Ａに設定されていることになる。

レンズ特性推定部２１５は、残留揺れ量が存在する場合（図２１Ｂ又は図２１Ｃ参照）、残留揺れ量算出部２１３から出力された現在のＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに関する情報と角度距離変換部２０５Ａから出力された揺れ角度Δθに関する情報とを用いて、数式（４）に従って、交換後のレンズの焦点距離ｆｒを推定する。レンズ特性推定部２１５は、焦点距離ｆｒの推定結果を角度距離変換部２０５Ａに仮に設定し、残留揺れ量算出部２１３から出力される残留揺れ量が無くなる（つまり、ゼロになる）まで、数式（４）を用いた焦点距離ｆｒの算出及び角度距離変換部２０５Ａへの設定を継続する。

図２１Ｂは、ＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒが不足している状態の外乱揺れ量ΔＸとＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒとの関係の一例を示すグラフである。図２１Ｃは、ＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒが過多である状態の外乱揺れ量ΔＸとＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒとの関係の一例を示すグラフである。

図２１Ｂ，図２１Ｃの横軸はそれぞれ時間を示し、図２１Ｂ，図２１Ｃの縦軸は撮像画像上の位置を示す。波形ＣＶ１は外乱揺れ量ΔＸを示し、波形ＣＶ２Ａ，ＣＶ２ＢはＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒを示す。

図２１Ｂでは、波形ＣＶ１，ＣＶ２Ａが時間の経過とともに一致しておらず、揺れ補正機構１００によるＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒの揺れ補正が足りておらず、残留揺れ量（つまり、差分（ΔＸ−ΔＸｒ））が大きい。このため、レンズ特性推定部２１５は、残留揺れ量算出部２１３から出力される残留揺れ量が無くなる（つまり、図２１Ａの状態になる）まで、数式（４）を用いた焦点距離ｆｒの算出及び角度距離変換部２０５Ａへの設定を継続する。

一方、図２１Ｃでは、波形ＣＶ１，ＣＶ２Ｂが時間の経過とともに一致しておらず、揺れ補正機構１００によるＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒの揺れ補正が過多であって、同様に残留揺れ量（つまり、差分（ΔＸ−ΔＸｒ））が大きい。このため、レンズ特性推定部２１５は、残留揺れ量算出部２１３から出力される残留揺れ量が無くなる（つまり、図２１Ａの状態になる）まで、数式（４）を用いた焦点距離ｆｒの算出及び角度距離変換部２０５Ａへの設定を継続する。

制御部の一例としての第１判断部２０７Ａは、位置センサＰＳから出力された変位量Ｘに関する情報と角度距離変換部２０５Ａから出力されたＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに関する情報とを取得する。第１判断部２０７Ａは、例えばＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒと変位量Ｘとの差分（ΔＸｒ−Ｘ）を算出し、算出結果の分、撮像素子７３を移動させるためのＢＩＳ揺れ補正量として、このＢＩＳ揺れ補正量に関する情報を用いた揺れ補正の制御信号を生成してＢＩＳモータドライバＭＤ１に出力する。

第１判断部２０７Ａの算出処理には次に示す技術的意義があると考えられる。具体的には、ＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒは、レンズユニットＬＺＵの揺れ（回転）に伴って算出された値であり、レンズユニットＬＺＵの揺れ（回転）に伴う撮像素子７３の移動量がオフセット（つまり、加算）されている。従って、第１判断部２０７Ａは、このオフセットの分（つまり、変位量Ｘ）を差し引く処理を行うことにより、監視カメラ２００Ａの揺れ（言い換えると、レンズユニットＬＺＵの揺れ）に伴う撮像素子７３の正確なＢＩＳ揺れ補正量（つまり、撮像素子７３を移動すべき長さ）を算出可能となる。

なお、第１判断部２０７Ａは、変位量Ｘがメモリ（図示略）に保存された又は第１判断部２０７Ａ自身が予め保持する所定の既定値以下である場合には、上述した変位量Ｘを差し引く処理を省いて、角度距離変換部２０５Ａから出力されたＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに関する情報を用いた揺れ補正の制御信号を生成してＢＩＳモータドライバＭＤ１に出力しても構わない。

揺れ補正量算出部の一例としてのＤＳＰ２１１Ａは、例えば通常モード時には、上述した信号処理部（図示略）から出力された撮像画像を取得し、所定の加工処理を施して撮像画像に基づく映像データを生成し、映像データを後段（図示略、例えば監視カメラ２００ＡＡに接続された外部機器との間の通信を司る通信部）に出力する。なお、上述した信号処理部（図示略）が省略されても構わない。この場合、撮像素子７３から出力された電気信号がＤＳＰ２１１Ａに直接に入力され、ＤＳＰ２１１Ａにおいて所定の信号処理が施されてフレーム毎の画像信号（例えばＲＧＢ形式又はＹＵＶ形式の画像信号）である撮像画像が生成される。

また、ＤＳＰ２１１Ａは、例えばレンズ特性推定モード時には、信号処理部（図示略）から取得した撮像画像又は自身で生成した撮像画像のデータに基づいて、撮像画像のデータを解析することで、現在の揺れ補正機構１００における揺れ補正の程度を示すＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒ（つまり、揺れ補正機構１００による撮像素子７３の駆動に伴う撮像画像の揺れ補正量）を取得する。ＤＳＰ２１１Ａは、現在の揺れ補正機構１００における揺れ補正の程度を示すＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに関する情報を残留揺れ量算出部２１３に出力する。なお、ＤＳＰ２１１Ａも係数推定部２２０に含まれてもよい。

ＢＩＳモータドライバＭＤ１は、第１判断部２０７Ａから出力された制御信号に基づいてＢＩＳモータＭ１を作動させるための制御信号を生成してＢＩＳモータＭ１に出力する。ＢＩＳモータドライバＭＤ１は、この制御信号に基づいてＢＩＳモータＭ１を制御することで、第１判断部２０７Ａにおいて判断されたＢＩＳ揺れ補正量の揺れ補正を揺れ補正機構１００に実行させる。つまり、ＢＩＳモータドライバＭＤ１は、例えばＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御を行うことにより、ＢＩＳ揺れ補正量の分だけ、監視カメラ２００ＡＡの揺れの方向と反対側の方向に撮像素子７３を保持する素子ホルダ６７を移動させる。

ＢＩＳモータＭ１は、ＢＩＳモータドライバＭＤ１から出力された制御信号に基づいて、第１判断部２０７Ａにおいて判断されたＢＩＳ揺れ補正量の揺れ補正を揺れ補正機構１００に実行する。これにより、ＢＩＳモータドライバＭＤ１やＢＩＳモータＭ１を含む揺れ補正機構１００は、監視カメラ２００ＡＡの揺れに伴って揺れ角度Δθが検出された場合に、その揺れ角度Δθに応じて求められたＢＩＳ揺れ補正量の長さの分、撮像素子７３を移動させることで、揺れの影響をキャンセル又は緩和することができ、撮像画像の画質の劣化を抑制できる。

次に、監視カメラ２００ＡＡのレンズ特性推定モード時の係数推定部２２０の動作手順について、図２２を参照して説明する。

図２２は、実施の形態３の監視カメラ２００ＡＡのレンズ特性推定モード時の係数推定部２２０の動作手順の一例を詳細に示すフローチャートである。

図２２において、角度距離変換部２０５Ａは、積分器ＩＧから出力された揺れ角度Δθに関する情報とレンズ特性推定部２１５から出力された焦点距離ｆｒに関する情報とを取得する（Ｓ１１）。角度距離変換部２０５Ａは、レンズ特性推定部２１５から出力された焦点距離ｆｒと揺れ角度Δθとを用いて、数式（３）に従って、揺れ角度Δθを、監視カメラ２００ＡＡの外乱の揺れによる外乱揺れ量ΔＸとして変換する。角度距離変換部２０５Ａは、数式（３）に従って算出した外乱揺れ量ΔＸを、ジャイロセンサＧＹの検出値に基づく外乱揺れ量ΔＸとして残留揺れ量算出部２１３に出力し、更に、この外乱揺れ量ΔＸをＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒとして、ＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに関する情報を第１判断部２０７Ａにも出力する。このＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに基づいて、揺れ補正機構１００により揺れ補正が行われる。

残留揺れ量算出部２１３は、ＤＳＰ２１１Ａにより算出された現在のＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒ（つまり、揺れ補正機構１００による撮像素子７３の駆動に伴う撮像画像の揺れ補正量）に関する情報と、角度距離変換部２０５Ａから出力されたジャイロセンサＧＹの検出値に基づく外乱揺れ量ΔＸとを取得する（Ｓ１２）。

残留揺れ量算出部２１３は、外乱揺れ量ΔＸと現在のＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒとの差分（ΔＸ−ΔＸｒ）を、撮像素子７３により撮像された撮像画像に現れる残留揺れ量として算出する（Ｓ１３）。残留揺れ量算出部２１３は、残留揺れ量である差分（ΔＸ−ΔＸｒ）及び現在のＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに関する各情報をレンズ特性推定部２１５に出力する。

レンズ特性推定部２１５は、残留揺れ量算出部２１３から出力された残留揺れ量である差分（ΔＸ−ΔＸｒ）及び現在のＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに関する各情報を取得し、残留揺れ量が最小値（例えばゼロ）であるか否かを判断する（Ｓ１４）。

レンズ特性推定部２１５は、残留揺れ量が最小値ではないと判断した場合には（Ｓ１４、ＮＯ）、残留揺れ量算出部２１３から出力された現在のＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに関する情報と角度距離変換部２０５Ａから出力された揺れ角度Δθに関する情報とを用いて、数式（４）に従って、交換後のレンズの焦点距離ｆｒを仮算出して推定する（Ｓ１５）。レンズ特性推定部２１５は、焦点距離ｆｒの推定結果を角度距離変換部２０５Ａに仮に設定する。これにより、仮算出されたレンズの焦点距離ｆｒに基づいて、数式（３）に従って、ＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒが角度距離変換部２０５Ａにおいて算出され、このＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに基づいて揺れ補正機構１００における揺れ補正が行われる（Ｓ１５Ａ）。ステップＳ１５Ａの処理の後、係数推定部２２０の処理はステップＳ１２に戻る。

一方、レンズ特性推定部２１５は、残留揺れ量が最小値であると判断した場合には（Ｓ１４、ＹＥＳ）、現在の揺れ補正機構１００における揺れ補正に使用されるＢＩＳ揺れ補正量の算出時に用いた焦点距離ｆｒ（つまり、前回のタイミングで数式（４）に従って算出した焦点距離ｆｒ）を、交換後のレンズの焦点距離として角度距離変換部２０５Ａに設定する（Ｓ１６）。これにより、係数推定部２２０がレンズ特性推定モード時において、揺れ角度から適正なＢＩＳ揺れ補正量を算出するための係数を算出して設定する動作が終了する。この後、監視カメラ２００ＡＡは、例えばレンズ特性推定モードにおいて、揺れ角度から適正なＢＩＳ揺れ補正量を算出するための係数を算出し終えた旨のメッセージを生成し、監視カメラ２００ＡＡとネットワーク（図示略）を介して接続された外部機器（例えばＰＣ等のユーザ端末）に通知してもよい。この通知を確認した作業者（ユーザ）は、例えばユーザ端末を操作することで、リモート操作によって監視カメラ２００ＡＡのレンズ特性推定モードを通常モードに移行させることができる。

以上により、本実施の形態の監視カメラ２００ＡＡは、被固定面に固定され、かつ、被固定面自体に揺れが生じる場所に設置され、撮像素子７３を保持する素子ホルダ６７を保持し、ジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）に基づく素子ホルダ６７の駆動により、撮像素子７３により撮像された撮像画像を揺れ補正する揺れ補正機構１００を有する。監視カメラ２００ＡＡは、ジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）と揺れ補正機構１００のＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒとに基づいて、レンズの特定（例えば焦点距離）を推定する。監視カメラ２００ＡＡは、ジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）とレンズの特性（例えば焦点距離）の推定結果とを用いて、揺れ補正機構１００に素子ホルダ６７を駆動させる。

これにより、本実施の形態の監視カメラ２００ＡＡは、監視カメラ２００ＡＡの装置本体が揺れる場所に設置された場合に、例えばレンズの交換に伴って変更されたレンズ特性を高精度に推定できるので、作業者のレンズ特性の入力時の手間を省くことができる。また、監視カメラ２００ＡＡは、例えばレンズの交換に伴って変更されたレンズ特性（例えば焦点距離）を推定可能であるため、監視カメラ２００ＡＡの装置本体の揺れの影響をキャンセル又は緩和した揺れ補正を実現でき、撮像画像の画質劣化を抑制でき、撮像素子のデータとしての信頼性の低下を防ぐことができる。

また、監視カメラ２００ＡＡは、揺れ補正された撮像画像に基づいて、揺れ補正機構１００による現在のＢＩＳ揺れ補正量を算出する揺れ補正量算出部の一例としてのＤＳＰ２１１Ａと、算出されたＢＩＳ揺れ補正量とジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）とに基づいて、揺れ補正された撮像画像における残留揺れ量を算出する残留揺れ量算出部２１３と、を更に備える。監視カメラ２００ＡＡは、算出された撮像画像における残留揺れ量に基づいて、レンズの特性（例えば焦点距離）の推定の要否を判断する。これにより、監視カメラ２００ＡＡは、残留揺れ量が存在していない場合には揺れ補正機構１００により適正に揺れ補正がなされているので、これ以上、交換後のレンズの特性（例えば焦点距離）の推定を行う必要が無いと判断し、負荷軽減を図ることができる。また、監視カメラ２００ＡＡは、残留揺れ量が存在している場合には揺れ補正機構１００により適正な揺れ補正ができていないと判断できるので、交換後のレンズの特性（例えば焦点距離）の推定を更に行う必要があると判断でき、適正なＢＩＳ揺れ補正量の算出に資することができる。

また、監視カメラ２００ＡＡは、算出された撮像画像における残留揺れ量が既定の最小値となる時のレンズの特性（例えば焦点距離）の推定結果を用いて、ジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）を揺れ補正機構１００のＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに換算するための係数を算出する。これにより、監視カメラ２００ＡＡは、残留揺れ量が存在していない時には揺れ補正機構１００によって適正な揺れ補正ができているので、この揺れ補正に必要なＢＩＳ揺れ補正量の算出時に用いたレンズの特性（例えば焦点距離）を用いて、ジャイロセンサＧＹの検出値（つまり、揺れ角度Δθ）を揺れ補正機構１００のＢＩＳ揺れ補正量ΔＸｒに換算するための適正な係数を算出することができる。

また、監視カメラ２００ＡＡは、算出された撮像画像における残留揺れ量が既定の最小値となるまで、レンズの特性（例えば焦点距離）の推定結果を用いた揺れ補正機構１００における揺れ補正後の撮像画像における残留揺れ量に基づいて、レンズの特性の推定を繰り返す。これにより、監視カメラ２００ＡＡは、残留揺れ量が存在している場合には揺れ補正機構１００により適正な揺れ補正ができていないと判断できるので、残留揺れ量が存在しなくなるまで、交換後のレンズの特性（例えば焦点距離）の推定を継続することで、適正なＢＩＳ揺れ補正量を算出するための係数を正確に求めることができる。

また、監視カメラ２００ＡＡでは、ジャイロセンサＧＹはレンズユニットＬＺＵの筐体に取り付けられる。これにより、ジャイロセンサＧＹは、レンズユニットＬＺＵ内の撮像光学系に生じる揺れ角度に関するパラメータを正確に測定でき、揺れ補正機構１００によるＢＩＳ揺れ補正量の正確な算出に資することができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本開示は、簡素な構成で、装置本体が揺れる場所に設置される場合に、装置本体の揺れの影響を緩和して撮像画像の画質劣化を抑制し、撮像画像のデータとしての信頼性の低下を防ぐカメラ装置として有用である。

２５、３３…カメラ筐体
２７、３５…レンズ部
３１、３７…レンズマウントベース（ベース）
４１…前面（一方の面）
４３…背面（他方の面）
４５…受光窓
６３…初段揺動部材（第１の搖動部材）
６５…次段揺動部材（第２の搖動部材）
６７…素子ホルダ
６９、１１１…脚部
７３…撮像素子
９１、１１３…連結部
９３、１１５…脚端固定部
９５…可撓部
９７、１１７…脚柱板
９９、１１９…板バネ
１００…揺れ補正機構
１０１、１２１…補強板
１２５…括れ部
２００、２００Ａ、２００ＡＡ…監視カメラ（カメラ装置）
２０１…ＣＰＵ（プロセッサ）
２０３…メモリ
２０５、２０５Ａ…角度距離変換部（係数算出部）
２０７、２０７Ａ…第１判断部
２０９…第２判断部
２１１、２１１Ａ…ＤＳＰ（プロセッサ）
２１３…残留揺れ量算出部
２１５…レンズ特性推定部（特性推定部）
２２０…係数推定部
ＧＹ…ジャイロセンサ
ＧＮＥ…振動発生源
ＩＧ…積分器
Ｍ１…ＢＩＳモータ
ＭＤ１…ＢＩＳモータドライバ
Ｏｃ…光軸
ＰＳ…位置センサ
Ｙｃ…揺動中心
Ｚ１、Ｚ２…ズームレンズ
ＺＭ…ズームモータ
ＺＭＤ１…ズームモータドライバ

Claims (9)

1. 被固定面に固定され、前記被固定面自体に揺れが生じる場所に設置されるカメラ装置であって、
   被写体光が入射されるズームレンズを含み、前記ズームレンズのズーム倍率を変更可能なレンズユニットと、
   前記被写体光に基づく画像を撮像する撮像素子と、
   前記カメラ装置の揺れを検出する揺れセンサと、
   前記撮像素子を保持するホルダを保持し、前記揺れセンサの検出値に基づく前記ホルダの駆動により、前記撮像素子により撮像された撮像画像を揺れ補正する揺れ補正機構と、
   前記揺れセンサの検出値に基づいて、前記ズームレンズのズーム倍率を前記レンズユニットに変更させるとともに、変更後の前記ズーム倍率に応じて、前記揺れ補正機構により揺れ補正された撮像画像の一部をズーム処理して切り出して出力するプロセッサと、を備える、
   カメラ装置。
2. 前記プロセッサは、
   前記ズームレンズのズーム倍率を下げるための第１制御信号を前記レンズユニットに出力するとともに、前記揺れ補正機構により揺れ補正された撮像画像の一部をズームアップ処理して切り出す、
   請求項１に記載のカメラ装置。
3. 前記ズームレンズのズーム倍率と前記ホルダの駆動に基づく前記撮像素子の可動量とを対応付けた可動量情報を保存するメモリ、を更に備え、
   前記プロセッサは、
   前記揺れセンサの検出値に基づく前記撮像素子の移動量が前記ズームレンズのズーム倍率に対応した前記撮像素子の可動量を超える場合に、前記ズームレンズのズーム倍率を前記レンズユニットに変更させるとともに、前記揺れ補正機構により揺れ補正された撮像画像の一部をズーム処理して切り出して出力する、
   請求項１に記載のカメラ装置。
4. 前記プロセッサは、
   前記揺れ補正機構により揺れ補正された撮像画像の一部を、変更前の前記ズームレンズのズーム倍率と変更後の前記ズームレンズのズーム倍率との比を用いたズーム処理して切り出す、
   請求項１又は２に記載のカメラ装置。
5. 一定期間における検出時刻ごとの、前記揺れセンサの検出値と前記ズームレンズのズーム倍率の変更率とを対応付けた変更率情報を保存するメモリ、を更に備え、
   前記プロセッサは、
   前記変更率情報に含まれる、前記ズームレンズのズーム倍率の変更率の最大値を用いて、前記ズームレンズのズーム倍率を前記レンズユニットに変更させる、
   請求項１に記載のカメラ装置。
6. 一定期間における検出時刻ごとの、前記揺れセンサの検出値と前記ズームレンズのズーム倍率の変更率とを対応付けた変更率情報を保存するメモリ、を更に備え、
   前記プロセッサは、
   前記変更率情報に含まれる、前記ズームレンズのズーム倍率の変更率の平均値を用いて、前記ズームレンズのズーム倍率を前記レンズユニットに変更させる、
   請求項１に記載のカメラ装置。
7. 一定期間における検出時刻ごとの、前記揺れセンサの検出値と前記ズームレンズのズーム倍率の変更率とを対応付けた変更率情報を保存するメモリ、を更に備え、
   前記プロセッサは、
   前記変更率情報に含まれる、前記ズームレンズのズーム倍率の変更率の時刻推移を用いて、前記ズームレンズのズーム倍率を前記レンズユニットに変更させる、
   請求項１に記載のカメラ装置。
8. 前記揺れセンサは、前記レンズユニットの筐体に取り付けられる、
   請求項１に記載のカメラ装置。
9. 被固定面に固定され、前記被固定面自体に揺れが生じる場所に設置されるカメラ装置を用いた揺れ補正方法であって、
   前記カメラ装置の揺れを検出するステップと、
   撮像素子により、被写体光に基づく画像を撮像するステップと、
   検出された前記カメラ装置の揺れの検出値に基づいて、前記撮像素子を保持するホルダの駆動により、前記撮像素子により撮像された撮像画像を揺れ補正するステップと、
   検出された前記カメラ装置の揺れの検出値に基づいて、前記被写体光が入射されるズームレンズのズーム倍率を変更するステップと、
   変更後の前記ズーム倍率に応じて、揺れ補正された撮像画像の一部をズーム処理して切り出して出力するステップと、を有する、
   揺れ補正方法。

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