JP2020137011A

JP2020137011A - 撮像装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体

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Publication number: JP2020137011A
Application number: JP2019030793A
Authority: JP
Inventors: 友美上杉; Tomomi Uesugi; 晃一鷲巣; Koichi Washisu
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2020-08-31
Anticipated expiration: 2039-02-22
Also published as: US10992867B2; US20200275028A1; JP7208822B2

Abstract

【課題】撮像装置の光軸方向の振れによるピント変動を高精度に補正することができる撮像装置を提供する【解決手段】被写体像を撮像する撮像部と、レンズにより撮像部の撮像面に結像される被写体像のピント変動の周期を検出する周期検出部と、撮像装置の振れの光軸に沿う方向の成分である第１の並進成分を検出する第１の検出部と、撮像装置の振れの回転成分を検出する第２の検出部と、ピント変動の周期に基づいて、第１の並進成分から所定の周波数帯域の成分を抽出する第１の抽出部と、ピント変動の周期に基づいて、回転成分から所定の周波数帯域の成分を抽出する第２の抽出部と、第１の抽出部により抽出された信号と第２の抽出部により抽出された信号とを比較して、撮像装置の振れの回転半径を算出する算出部と、第２の検出部からの信号と回転半径とを用いて、撮像装置の振れの光軸に沿う方向の成分である第２の並進成分を算出する並進算出部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置における光軸方向の振れを補正する技術に関するものである。

従来より、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置には、花や昆虫などを拡大撮影するために、マクロ撮影モードが搭載されているものがある。また、レンズ交換式のデジタルカメラにおいては、交換レンズをマクロレンズに交換することにより、マクロ撮影が可能となる。

このようなマクロ撮影が可能な撮像装置においては、撮影時に撮像装置から被写体までの距離が非常に短くなるため、被写界深度が極端に浅くなる。そのため、撮影者のわずかな体の動きや、手振れなどにより、撮像装置が被写体に近づいたり遠のいたりしてピントが不安定になり、撮影の瞬間に被写体に正確に焦点を合わせることが極めて困難となる。

このような問題を解決するために、例えば特許文献１には、撮像装置の光軸に沿う方向の動きを加速度計で検出し、その出力に基づいてフォーカスレンズを駆動し、高速に被写体に焦点を合わせることを可能とした撮像装置が開示されている。

特開２０１６−３５５５６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来の技術では、加速度計を用いて光軸方向の振れを検出しているため、加速度計に重畳するノイズの影響で、光軸方向の振れを安定して検出することができないという問題がある。

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、撮像装置の光軸方向の振れを高精度に補正することができる撮像装置を提供することである。

本発明に係わる撮像装置は、被写体像を撮像する撮像手段と、レンズにより前記撮像手段の撮像面に結像される被写体像のピント変動の周期を検出する周期検出手段と、撮像装置の振れの光軸に沿う方向の成分である第１の並進成分を検出する第１の検出手段と、前記撮像装置の振れの回転成分を検出する第２の検出手段と、前記ピント変動の周期に基づいて、前記第１の並進成分から所定の周波数帯域の成分を抽出する第１の抽出手段と、前記ピント変動の周期に基づいて、前記回転成分から前記所定の周波数帯域の成分を抽出する第２の抽出手段と、前記第１の抽出手段により抽出された信号と前記第２の抽出手段により抽出された信号とを比較して、前記撮像装置の振れの回転半径を算出する算出手段と、前記第２の検出手段からの信号と前記回転半径とを用いて、前記撮像装置の振れの光軸に沿う方向の成分である第２の並進成分を算出する並進算出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、撮像装置の光軸方向の振れを高精度に補正することが可能となる。

本発明の撮像装置の第１の実施形態であるレンズ交換式のデジタルカメラの構成を示す図。第１の実施形態におけるピント変動を補正する動作を示すフローチャート。第１の実施形態におけるピント変動の補正波形を示す図。第１の実施形態の変形例のデジタルカメラのブロック図。第１の実施形態の変形例におけるピント変動を補正する動作を示すフローチャート。第１の実施形態の変形例におけるピント変動の補正波形を示す図。本発明の第２の実施形態のデジタルカメラの構成を示す図。第２の実施形態におけるピント変動の補正波形を示す図。本発明の第３の実施形態のデジタルカメラの構成を示す図。像倍率変化を説明する図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の撮像装置の第１の実施形態であるレンズ交換式のデジタルカメラの構成を示す図である。図１において、デジタルカメラ１００は、カメラボディ（撮像装置の本体）１１ａと、カメラボディ１１ａに着脱可能な交換レンズ１１ｂとを備えて構成される。交換レンズ１１ｂは、被写体像を後述する撮像素子１４の撮像面上に結像させる。

カメラボディ１１ａに設けられたカメラＣＰＵ１２ａは、撮影者からの撮影指示操作などに応答してカメラボディ１１ａ内の各機能部分を全体的に制御する。また、カメラＣＰＵ１２ａは、本実施形態における特徴的な動作である、デジタルカメラ１００の光軸方向の振れに起因するピント変動を補正する動作の制御も行う。

なお、後述する積分部、バンドパスフィルタ、比較部、回転半径算出部、乗算部、敏感度調整部、周期出力部は、カメラボディ１１ａに内蔵される回路、あるいはカメラＣＰＵ１２ａの演算動作により実現される機能であるが、図１においては、図を分かりやすくするために、カメラボディ１１ａ外に記載している。

交換レンズ１１ｂに設けられたレンズＣＰＵ１２ｂは、カメラボディ１１ａからの撮影指示などに応答して交換レンズ１１ｂの焦点調節動作、ズーム動作などの全体的な動作を制御する。また、レンズＣＰＵ１２ｂは、本実施形態における特徴的な動作である、デジタルカメラ１００の光軸方向の振れに起因するピント変動を補正する動作の制御も行う。

交換レンズ１１ｂ内の一部のレンズは、撮影光軸１０と直交する方向に移動して撮影者の手振れなどに起因する像ブレを補正する振れ補正レンズ１３ａを構成している。この振れ補正レンズ１３ａは、角速度計１５ｂの信号に基づいて駆動され、光軸に垂直な方向の像ブレを補正する。

図１において、撮影光軸１０に沿った被写体光束が撮影光学系を通して撮像素子１４に入射する。撮像素子１４は入射した被写体光束に応答した信号を出力する。一般的に、撮像素子１４から出力されたアナログの画像信号はデジタル信号に変換され、画像処理が施され、処理された画像データが記録媒体などに記録される。

撮像素子１４は、画素が配置された撮像面を撮影光軸１０に沿う方向である矢印１４ｂで示す方向に駆動し、焦点調節を行う焦点調節機構１４ａを備えている。焦点調節機構１４ａには、例えば圧電素子などのアクチュエータが使用される。そして、焦点調節機構１４ａの駆動により、カメラボディ１１ａの光軸方向の振れに起因するピント変動の補正も行う。

カメラボディ１１ａには、角速度計１５ａが設けられており、角速度計１５ａの信号は積分部１８ａで一階積分されて角度信号（回転成分、回転角度）に変換される。また、交換レンズ１１ｂには、加速度計１６が設けられており、加速度計１６の信号は積分部１８ｂ（並進算出部）で二階積分されて変位信号（並進成分、並進方向の移動量）に変換される。加速度計１６は紙面奥行方向に配置され、撮影光軸１０に沿う方向の加速度を検出する。

積分部１８ｂが出力する撮影光軸方向の変位量を示す変位信号Ｚは、バンドパスフィルタ１９ｂに入力され、所定周波数成分のみが抽出される。詳細は後述するが、ここでバンドパスフィルタ１９ｂにより抽出する周波数は、焦点状態検出部１１５（焦点検出部）が検出する光軸方向のカメラの振れ（以下、光軸方向振れ）に起因するピント変動の周波数に一致するように設定される。これにより、光軸方向の変位信号Ｚのうち、ピント変動の周波数に一致する成分（周波数帯域）が抽出される。ピント変動の周波数に一致する成分を抽出することにより、光軸方向の変位の中で一番支配的な周波数帯域の成分を抽出することができる。バンドパスフィルタ１９ａは、積分部１８ａから出力される角度信号θの中で、バンドパスフィルタ１９ｂと同じ周波数成分の信号を抽出する。比較部１１０はバンドパスフィルタ１９ａの角度信号θと、バンドパスフィルタ１９ｂの光軸方向の変位信号Ｚとから、それらの比率を求める。バンドパスフィルタ１９ｂは、上記のように、ピント変動の周波数に一致する成分を抽出する目的に加え、加速度計１６の出力に重畳する低周波の重力成分とドリフト成分（いわゆるノイズ）を除去する目的で設けられている。バンドパスフィルタ１９ａは角速度計１５ａの信号の周波数特性を、バンドパスフィルタ１９ｂで特性変更された加速度計１６の周波数特性と揃えるために設けられている。

比較部１１０で求められる第１の比率は、デジタルカメラ１００の振れの回転中心１１１から加速度計１６までの距離Ｌ０に相当する。これは距離Ｌ０と角度信号θの積が光軸方向の変位信号Ｚとなる関係に基づく。

乗算部１１２は積分部１８ａからの振れの角度信号θに、比較部１１０から得られる回転半径Ｌ０を乗じることにより光軸に沿う方向の振れを求める。

ここで、デジタルカメラ１００の光軸方向の振れを精度を気にせずにただ求めるだけであれば、背景技術の欄でも説明したように、加速度計１６の出力信号を単純に二階積分すればよい。しかし、実際には、その方法をとると加速度計１６のノイズにより正確な光軸方向の変位を求めることができない。そこで、本実施形態では、加速度計１６の信号の積分信号にバンドパスフィルタ１９ｂをかけて、ノイズを低減させる。バンドパスフィルタをかけると、加速度計１６の積分信号に位相進みや位相遅れが生じるため、この信号をそのままデジタルカメラ１００の変位信号として用いることができない。そのため、本実施形態では、角速度計１５ａの積分信号にも同じ特性のバンドパスフィルタ１９ａをかけ、加速度計１６の積分信号との比をとって、回転半径Ｌ０を求める。バンドパスフィルタをかけた信号同士の比から回転半径Ｌ０を求めると、ノイズの影響を受けない正確な回転半径Ｌ０を求めることができる。そして、この回転半径Ｌ０に、バンドパスフィルタ１９ａをかけていない角速度計１５ａの積分信号、すなわち位相進みや位相遅れが生じていない角度信号θを乗じることにより、デジタルカメラ１００の振れによる変位量を求める。このような方法により、精度の高い光軸に沿う方向の振れを求めることができる。

敏感度調整部１１３は、光軸方向の振れに対して撮影光学系の敏感度係数を乗ずることにより、デジタルカメラ１００の光軸方向の振れを、撮像素子１４の撮像面におけるピントずれ量に換算する。そして、算出されたピントずれ量に基づいて、撮像素子１４の撮像面を焦点調節機構１４ａで光軸方向に移動させるための補正量を算出する。具体的には、乗算部１１２が求めるデジタルカメラ１００の光軸方向の変位量に対して、撮像素子１４の撮像面におけるピントずれ量は、撮影光学系の焦点距離や被写体までの距離、撮影光学系の光学敏感度により変化する。そして、一般的には、被写体距離が近いほど撮像素子１４の撮像面におけるピントずれ量は大きくなる。そこで敏感度調整部１１３は、現在の撮影条件における光学系の焦点距離、被写体までの距離、撮影光学系の光学敏感度に応じて、デジタルカメラ１００の変位量に対する撮像素子１４の撮像面における光軸方向のピント補正量を求める。

なお、実際に撮像素子１４の撮像面を変位させる駆動を行う駆動部１１４には、敏感度調整部１１３からのピント補正量だけでなく、焦点状態検出部１１５の信号も入力されている。本実施形態では、撮影者の撮影指示動作に合わせて、まずは、焦点状態検出部１１５の信号を用いて焦点調節機構１４ａを駆動し、ピント調節を行う。その後に発生するカメラの光軸方向の振れに起因するピント変動は、敏感度調整部１１３からのピント補正量に基づいて補正する。

そのため、レリーズボタン１７の半押し（スイッチＳＷ１のＯＮ）に応答して、駆動部１１４は、焦点状態検出部１１５の信号に基づき、撮像面を矢印１４ｂに沿う方向に動かして、焦点調節を行う。そして、焦点調節終了後に、入力される敏感度調節部１１３の信号に基づき、撮像面を矢印１４ｂに沿う方向に駆動する。これにより、デジタルカメラ１００の光軸方向の振れに起因するピント変動を抑制する。

次に、バンドパスフィルタ１９ａ，１９ｂの抽出周波数について説明する。

焦点状態検出部１１５は、撮像素子１４から得られる画像信号から焦点状態の変化を求めている。画像信号から焦点状態の変化を求める手法は同一被写体の信号の位相差を検出する手法（位相差検出方式）や画像のコントラスト変化を検出する手法（コントラスト検出方式）が一般的である。しかしながらこれらの手法においては、焦点状態の変化周期は正確に検出できるが、変化量の検出精度が低いという問題がある。

その反対に、加速度計による光軸方向の振れの検出信号は、ノイズの影響が除去できれば安定して振れ量を求めることができる。そこで、本実施形態では、焦点状態検出部１１５による焦点状態の変化周期を利用して加速度計１６の積分信号を抽出することにより、加速度計１６に重畳するノイズの影響を軽減している。

図１において、周期出力部１１６は焦点状態検出部１１５の出力信号の変化周期を求め（周期検出）、その周期をバンドパスフィルタ１９ａ，１９ｂの抽出周波数に設定する。ここで、図１には、波形１１７，１１８，１１９の三つのグラフが併記されている。波形１１７は、積分部１８ｂから出力される加速度計１６の二階積分値を示す。波形１１８は、周期出力部１１６から出力される焦点状態の変化周期（ピント変動の周期）を示す。波形１１９はバンドパスフィルタ１９ｂで波形整形された加速度計１６の二階積分値を示す。

波形１１７には光軸方向の変位に低周波ノイズが重畳しているが、ここから、波形１１８の焦点状態の変化周期の周波数範囲を抽出すると、波形１１９に示す様に安定した光軸方向の変位が得られる。バンドパスフィルタ１９ａも同じ周波数範囲で角速度計１５ａの積分結果を波形整形する。その結果と波形１１９を比較部１１０で比較することにより正確な回転半径Ｌ０を求めることが出来る。

回転半径Ｌ０は頻繁に変化する値では無いため、一旦求めると、それ以降は積分部１８ａの出力である角速度計１５ａの積分信号に、固定した回転半径Ｌ０を乗算することにより光軸方向の振れ量を求めることが出来る。乗算される角速度計１５ａの積分信号は、バンドパスフィルタ１９ａで帯域制限されておらず、また、角速度計１５ａはノイズの影響を受けていないため、安定してデジタルカメラ１００の光軸方向の振れ量を求めることが出来る。

図２は、本実施形態における光軸方向のピント変動を補正する動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、レリーズボタン１７の半押し（スイッチＳＷ１のＯＮ）でスタートする。

ステップＳ２０１では、焦点調節機構１４ａにより撮像素子１４の撮像面を光軸に沿って動かすことで、主被写体に対して焦点調節を行う。この時点では光軸方向の振れに起因するピント変動を補正する動作は行わない。

ステップＳ２０２では、前述した回転半径Ｌ０を算出する。

ステップＳ２０３では、レリーズボタン１７が全押しされる（スイッチＳＷ２のＯＮ）まで、ステップＳ２０２で回転半径Ｌ０を更新しながら待機する。レリーズボタン１７が全押しされると、すなわち露光開始の指示が行われると、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、ステップＳ２０２で求められた回転半径Ｌ０と角速度計１５ａの出力信号とを用いて光軸方向のピント変動を補正するためのピント補正量を算出する。そして、焦点調節機構１４ａにより光軸方向のピント変動の補正を開始する。

ステップＳ２０５では、現在撮影中か否かを判定し、撮影中の場合はこのステップを循環して待機し、撮影が終了された場合にステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６では、光軸方向のピント変動の補正を終了し、ステップＳ２０２に戻る。

なお、このフローチャートでは省略されているが、フローの途中でレリーズボタン１７の半押しが解除された場合は、このフローを抜ける。

図３は、焦点調節機構１４ａによる撮像面の動きを示す図である。図３において、横軸は時間を示し、縦軸は撮像素子１４の撮像面の矢印１４ｂ方向の動き量を示している。波形３１は、焦点調節機構１４ａの動き（撮像面の動き）を示す。焦点調節機構１４ａは、レリーズボタン１７の半押し（スイッチＳＷ１のＯＮ）で主被写体に対して焦点調節を行い（範囲３２）、レリーズボタン１７の全押し（スイッチＳＷ２のＯＮ）からの露光期間（範囲３３）では、光軸方向のピント変動の補正を行う。

なお、本実施形態では、焦点調節機構１４ａにより主被写体の焦点調節と光軸方向の振れに起因するピント変動の補正とを行っていたが、交換レンズ１１ｂに設けられた焦点調節レンズを用いて主被写体の焦点調節と光軸方向の振れに起因するピント変動の補正とを行ってもよい。また、主被写体の焦点調節は交換レンズ１１ｂ側、光軸方向の振れに起因するピント変動の補正はカメラボディ１１ａ側に分担させてもよい。あるいは、主被写体の焦点調節はカメラボディ１１ａ側、光軸方向の振れに起因するピント変動の補正は交換レンズ１１ｂ側に分担させてもよい。

図４は、交換レンズ１１ｂ側で主被写体の焦点調節を行ない、カメラボディ１１ａ側で光軸方向のピント変動の補正を行う構成のデジタルカメラ４００を示す図である。図４において、焦点状態検出部１１５の信号は交換レンズ１１ｂに設けられたレンズＣＰＵ１２ｂに入力される。なお、実際には焦点状態検出部１１５の信号はカメラＣＰＵ１２ａを介してレンズＣＰＵ１２ｂに入力されるが、図を分かりやすくするために、レンズＣＰＵ１２ｂに直接入力されているように示している。

レリーズボタン１７が半押し（スイッチＳＷ１のＯＮ）されると、交換レンズ１１ｂに設けられた駆動部４１は、レンズＣＰＵ１２ｂの信号を受けて、焦点調節レンズ１３ａを矢印１３ｂで示す光軸方向に駆動し、主被写体に対して焦点を合わせる。

図５は、図４に対応する光軸方向のピント変動を補正する動作のフローチャートである。このフローチャートは、レリーズボタン１７の半押し（スイッチＳＷ１のＯＮ）でスタートする。なお、図２のフローチャートと同じ動作のステップには同じステップ番号を付している。

ステップＳ５０１では、焦点調節レンズ１３ａを光軸に沿って動かすことにより、主被写体に対して焦点調節を行う。この時点では焦点調節機構１４ａによる光軸方向のピント変動の補正は行わない。

ステップＳ５０２では、焦点調節レンズ１３ａによる焦点調節が完了するまでステップＳ５０１、Ｓ５０２を循環して待機する。

ステップＳ５０３では、回転半径Ｌ０を算出するとともに、その算出結果と角速度計１５ａの信号とに基づいて、焦点調節機構１４ａは光軸方向のピント変動の補正を開始する。

ステップＳ２０３では、レリーズボタン１７が全押しされる（スイッチＳＷ２のＯＮ）まで、ステップＳ２０２で回転半径Ｌ０を更新し、光軸方向のピント変動の補正を行いながら待機する。レリーズボタン１７が全押しされると、すなわち露光開始の指示が行われると、ステップＳ５０４に進む。

ステップＳ５０４では、ステップＳ５０２で求められた回転半径Ｌ０の更新をやめ、固定された回転半径Ｌ０と角速度計１５ａの信号とを用いて、焦点調節機構１４ａが光軸方向のピント変動の補正を開始する。

ここで、回転半径Ｌ０の更新をやめた理由は、露光開始に伴うシャッタ駆動の振動により加速度計１６がエラー信号を出力し、誤った回転半径による光軸方向のピント変動の補正が行われることを防ぐためである。

ステップＳ２０６では、光軸方向のピント変動の補正を終了し、ステップＳ５０１に戻る。

図６は、焦点調節レンズ１３ａの動き、および焦点調節機構１４ａによる撮像面の動きを示す図である。図６において、横軸は時間を示し、縦軸は焦点調節レンズ１３ａの矢印１３ｂ方向の動き量、および焦点調節機構１４ａの矢印１４ｂ方向の動き量を示している。波形６１は、焦点調節レンズ１３ａの動きを示し、レリーズボタン１７の半押し（スイッチＳＷ１のＯＮ）で主被写体に対して焦点調節を行う（範囲３２）。波形３１は、焦点調節機構１４ａの動き（撮像面の動き）を示し、焦点調節レンズ１３ａによる焦点調節完了からの露光期間（範囲６２）では、光軸方向のピント変動の補正を行う。

図３、図６から分かる様に、焦点調節と光軸方向のピント変動の補正を焦点調節レンズ１３ａと焦点調節機構１４ａで分担することにより、焦点調節機構１４ａの駆動ストロークを少なくすることが出来る。

なお、図１及び図４において、デジタルカメラ１００の光軸方向の振れを検出するために交換レンズ１１ｂ側の加速度計１６を用いた理由は、光軸方向のピント変動の補正のための焦点調節機構１４ａの駆動振動から加速度計１６を離すためである。しかし、焦点調節機構１４ａの駆動振動が少ない場合は、カメラボディ１１ａ側に加速度計を設け、回転半径検出に用いてもよい。

また、回転半径の検出のためにカメラボディ１１ａ側の角速度計１５ａを用いた理由は、装着される交換レンズ１１ｂに設けられた様々な種類の角速度計よりも特性がわかっているために信号処理が安定するからである。しかし、交換レンズ１１ｂ側に設けられた角速度計の特性がわかるならば、交換レンズ１１ｂ側の角速度計を用いて回転半径の検出及び光軸方向の振れの検出を行ってもよい。

このように、焦点状態検出部１１５からの焦点状態の変化周期に基づいて加速度計１６の信号を抽出することにより、安定した光軸方向の振れの検出を行うことができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、焦点調節はワンショットＡＦであった。すなわち、一旦被写体に対して焦点調節が終了すると、その後は焦点調節を行わず、焦点状態検出部１１５の信号は光軸方向のピント変動の補正にのみ用いた。

第２の実施形態においては、レリーズボタン１７の半押し（スイッチＳＷ１のＯＮ）以降、あるいはレリーズボタン１７の半押し以前から、常に焦点調節を継続するサーボＡＦの場合における光軸方向のピント変動の補正について説明する。

サーボＡＦの場合は、焦点調節レンズ１３ａが常に駆動されているため、焦点状態検出部１１５からは焦点調節残りが出力されることになる。また、焦点調節レンズ１３ａにより、ある程度の光軸方向のピント変動の補正も行われる。

このようなサーボＡＦの特性から、第２の実施形態においては、以下のような処理を行う。
（１）バンドパスフィルタの抽出周波数は、焦点調節レンズ１３ａの駆動位置に基づいて設定する。
（２）光軸方向のピント変動の補正は、焦点調節レンズ１３ａの駆動量と関連付けて設定する。

図７は、本発明の撮像装置の第２の実施形態であるデジタルカメラ７００の構成を示す図である。図４と異なるのは加算部７１と、差動部７２が設けられている点である。

加算部７１は、焦点状態検出部１１５から出力される焦点調節残りの信号と焦点調節レンズ１３ａの駆動位置信号との加算信号を出力する。前述したようにサーボＡＦでは、焦点状態検出部１１５の信号に基づいて焦点調節レンズ１３ａが常に焦点調節を行っている。そのため、焦点状態検出部１１５からは焦点調節残りの信号が出力される。そこで焦点調節残りの信号と焦点調節レンズ１３ａの位置信号を加算することにより、正確な焦点状態検出を行う。この加算信号における焦点状態の変化周期を周期出力部１１６で特定してバンドパスフィルタ１９ａ，１９ｂの抽出周波数とする。

差動部７２は、焦点調節レンズ１３ａの焦点調節駆動量と敏感度調整部１１３からの光軸方向のピント変動の補正量の差を求める。

図８は、焦点調節レンズ１３ａの動き、および焦点調節機構１４ａによる撮像面の動きを示す図である。図８において、横軸は時間を示し、縦軸は焦点調節レンズ１３ａの矢印１３ｂ方向の動き量、および焦点調節機構１４ａの矢印１４ｂ方向の動き量を示している。

波形８１は、焦点調節レンズ１３ａの焦点調節駆動量を示しており、被写体に対する焦点調節後は前述した様に撮影開始（スイッチＳＷ２のＯＮ）の前までは、ある程度の光軸方向のピント変動の補正も行っている。そのため、光軸方向のピント変動の補正量の波形８２をそのまま光軸方向のピント変動の補正に用いると、過剰補正することになる。そこで差動部７２は、波形８３で示される、波形８１と８２の差を求め、その信号を用いて、焦点調節レンズ１３ａの光軸方向のピント変動の補正を補完する様に焦点調節機構１４ａを駆動する。

これにより、撮影開始前の被写体を狙っている状態においても、正確な光軸方向のピント変動の補正を行うことができる。この様に、サーボＡＦを行う場合においても、焦点調節レンズと協調することにより、精度の高い光軸方向のピント変動の補正を行うことができる。

（第３の実施形態）
図９は、本発明の撮像装置の第３の実施形態であるデジタルカメラ９００の構成を示す図である。第２の実施形態では、ピント変動を検出する手段として焦点状態検出部１１５を用いたが、第３の実施形態においては、被写体認識部９１を用いる点が異なる。被写体認識部９１は、撮像素子１４の撮像信号を利用し、被写体の輪郭を捉える。

図１０は被写体の輪郭１００１を捉えた撮像信号を示す図であり、輪郭１００１は、光軸方向のデジタルカメラ９００の振れにより像倍率が変化することで、破線１００２の様に変化する。周波数発生部１１６は、被写体認識部９１からの像倍率変化の周期を検出し、その周期をバンドパスフィルタ１９ａ，１９ｂに設定する。

積分部１８ｂによる加速度計１６の積分信号から、バンドパスフィルタ１９ｂにより、像倍率の変化の周波数の範囲が抽出されることにより、図１の波形１１９と同様に安定した光軸方向の変位信号を得ることができる。また、バンドパスフィルタ１９ａも同じ周期で角速度計１５ａの積分結果を波形整形し、その結果と波形１１９を比較部１１０で比較することにより、正確な回転半径Ｌ０を求めることが出来る。

このように被写体認識部９１からの像倍率変化周期に基づいて加速度計１６の信号を抽出することにより、安定した光軸方向のデジタルカメラの振れ検出を行うことができる。なお、第１〜第３の実施形態では、検出した光軸方向振れに基づいて光軸方向振れに起因するピント変動の補正を行う例について説明したが、光軸方向振れは、像倍率変動の要因にもなり得る。よって、検出した光軸方向振れに基づいて、光軸方向振れに起因するピント変動の補正を行う代わりに、光軸方向振れに起因する像倍率変動を補正してもよい。その場合、光軸方向振れ補正には、撮像装置が備える撮影光学系または撮像装置に装着された交換レンズ１１ｂに設けられたズーム調節レンズを用いることができる。上述の実施形態（例えばステップＳ２０２）で求められた回転半径Ｌ０と角速度計１５ａの出力信号とを用いて、像倍率が変動しないようにズーム調節レンズ位置の補正値を取得し、像倍率調節手段が取得した補正値に基づいてズーム調節レンズを駆動させることで光軸方向振れを補正することが可能である。この場合、焦点調節機構１４ａや焦点調節レンズは、主被写体にピントを合わせるための焦点調節を行い、光軸方向振れはズーム調節レンズ側に分担させる。

また、光軸方向振れに起因するピント変動を焦点調節レンズ位置の制御で、光軸方向振れに起因する像倍率変動をズーム調節レンズ位置の制御で、補正することにより、光軸方向振れに起因するピント変動と像倍率変動との両方を補正してもよい。また、撮影光学系の構成によっては、焦点調節レンズ位置を動かして光軸方向振れに起因するピント変動を補正すると同時に、像倍率変動も補正することができたり、ズーム調節レンズ位置を動かして光軸方向振れに起因する像倍率変動を補正すると同時に、ピント変動を補正することができたりする。このような撮影光学系を備える撮像装置、あるいは、このような撮影光学系を備えるレンズ装置が装着された撮像装置は、求められた回転半径Ｌ０と角速度計１５ａの出力信号を用いていずれか一方の位置を調整することで、ピント変動と像倍率変動とを補正することができる。

また、光軸方向振れ補正には画像合成を用いる方法もある。一般的に画像合成による手ブレ補正では、ブレが少なくなるような短い露光時間の画像を複数枚撮影し、画像間のブレがなくなるように画像間の位置を合わせて合成するという手法が知られている。光軸方向ブレ補正でも画像を複数枚撮影し合成を行うが、合成の際には画像の拡縮を行うことにより画像間で発生する光軸方向ブレを補正する。画像合成は、先ほどまでに挙げた交換レンズ１１ｂ側のズーム調節レンズや焦点調節レンズ、カメラボディ１１ａ側の焦点調節による補正と組み合わせて使用してもよい。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

（他の実施形態）
また本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現できる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現できる。

１１ａ：カメラボディ、１１ｂ：交換レンズ、１５ａ：角速度検出部、１６：加速度検出部、１９ａ，１９ｂ：バンドパスフィルタ、９１：被写体認識部、１００：デジタルカメラ、１１０：比較部、１１５：焦点状態検出部

Claims

被写体像を撮像する撮像手段と、
レンズにより前記撮像手段の撮像面に結像される被写体像のピント変動の周期を検出する周期検出手段と、
撮像装置の振れの光軸に沿う方向の成分である第１の並進成分を検出する第１の検出手段と、
前記撮像装置の振れの回転成分を検出する第２の検出手段と、
前記ピント変動の周期に基づいて、前記第１の並進成分から所定の周波数帯域の成分を抽出する第１の抽出手段と、
前記ピント変動の周期に基づいて、前記回転成分から前記所定の周波数帯域の成分を抽出する第２の抽出手段と、
前記第１の抽出手段により抽出された信号と前記第２の抽出手段により抽出された信号とを比較して、前記撮像装置の振れの回転半径を算出する算出手段と、
前記第２の検出手段からの信号と前記回転半径とを用いて、前記撮像装置の振れの光軸に沿う方向の成分である第２の並進成分を算出する並進算出手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
前記第１の検出手段は、前記光軸に沿う方向の加速度を検出する加速度計と、該加速度計の出力信号を積分する第１の積分手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記第１の積分手段は、前記加速度計の出力信号を二階積分することにより、前記第１の並進成分としての、前記撮像装置の光軸に沿う方向の移動量を算出することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
前記加速度計は、前記撮像装置の本体に着脱可能な前記レンズに配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の撮像装置。
前記第２の検出手段は、前記撮像装置の回転の角速度を検出する角速度計と、該角速度計の出力信号を積分する第２の積分手段とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第２の積分手段は、前記角速度計の出力を一階積分することにより、前記回転成分としての、前記撮像装置の回転角度を算出することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
前記角速度計は、前記撮像装置の本体に配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載の撮像装置。
前記周期検出手段は、被写体像の焦点状態を検出する焦点検出手段の信号に基づいて、前記ピント変動の周期を検出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記周期検出手段は、前記焦点検出手段から出力される焦点調節残りの信号と焦点調節レンズの駆動位置信号との加算信号を出力することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
前記焦点検出手段は、位相差検出方式により、前記被写体像の焦点状態を検出することを特徴とする請求項８または９に記載の撮像装置。
前記焦点検出手段は、コントラスト検出方式により、前記被写体像の焦点状態を検出することを特徴とする請求項８または９に記載の撮像装置。
前記周期検出手段は、前記撮像手段で得られる被写体像の像倍率の変化の周期を検出することにより、前記ピント変動の周期を検出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第２の並進成分に基づいて焦点を調節する焦点調節手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第２の並進成分に基づくピント変動の補正量から焦点調節レンズの駆動位置を差し引いた信号に基づいて焦点を調節する焦点調節手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第２の並進成分に基づいて像倍率を調節する像倍率調節手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第２の並進成分に基づいて画像処理を行う画像処理手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
被写体像を撮像する撮像手段を備える撮像装置の制御方法であって、
レンズにより前記撮像手段の撮像面に結像される被写体像のピント変動の周期を検出する周期検出工程と、
前記撮像装置の振れの光軸に沿う方向の成分である第１の並進成分を検出する第１の検出工程と、
前記撮像装置の振れの回転成分を検出する第２の検出工程と、
前記ピント変動の周期に基づいて、前記第１の並進成分から所定の周波数帯域の成分を抽出する第１の抽出工程と、
前記ピント変動の周期に基づいて、前記回転成分から前記所定の周波数帯域の成分を抽出する第２の抽出工程と、
前記第１の抽出工程において抽出された信号と前記第２の抽出工程において抽出された信号とを比較して、前記撮像装置の振れの回転半径を算出する算出工程と、
前記第２の検出工程からの信号と前記回転半径とを用いて、前記撮像装置の振れの光軸に沿う方向の成分である第２の並進成分を算出する並進算出工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
請求項１７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１７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。