JP2021033099A - 制御装置、撮像装置、および、レンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低周波ノイズを増大させることなく、防振性能を高めることが可能な制御装置を提供する。【解決手段】制御装置（１０）は、ブレ補正に用いる振動検出手段（１５ａ、１５ｂ）からの信号を演算する演算フィルタ（１６ａ、１６ｂ）と、演算フィルタに直列接続された補正フィルタ（１７ａ、１７ｂ）とを有し、補正フィルタは、第１周波数および第２周波数に基づいて利得を変化させるブーストフィルタ（１７ａ１、１７ｂ１）、および、第１周波数と第２周波数との間に中心周波数を有するノッチフィルタ（１７ａ２、１７ｂ２）を備えている。【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等の撮像装置に関する。

特許文献１には、撮像装置の揺れを示す揺れ信号を、手ブレ補正用の信号に処理する際に生じる位相ズレを、手ブレの周波数帯域において補償することにより、精度の高い手ブレ補正を行うことが可能な防振制御装置が開示されている。

特開２０１１−１４５３５４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された防振制御装置による信号処理では、揺れ信号に重畳される低周波ノイズが増大するため、防振性能を高めることができない。

そこで本発明は、低周波ノイズを増大させることなく、防振性能を高めることが可能な制御装置、撮像装置、および、レンズ装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての制御装置は、ブレ補正に用いる振動検出手段からの信号を演算する演算フィルタと、前記演算フィルタに直列接続された補正フィルタとを有し、前記補正フィルタは、第１周波数および第２周波数に基づいて利得を変化させるブーストフィルタ、および、前記第１周波数と前記第２周波数との間に中心周波数を有するノッチフィルタを備えている。

本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像素子と前記制御装置とを有する。

本発明の他の側面としてのレンズ装置は、撮像光学系と前記制御装置とを有する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。

本発明によれば、低周波ノイズを増大させることなく、防振性能を高めることが可能な制御装置、撮像装置、および、レンズ装置を提供することができる。

第１実施形態における撮像装置の横断面図および制御ブロック図である。 第１実施形態における演算フィルタのボード線図である。 第１実施形態における演算フィルタの信号波形図である。 第１実施形態におけるブレ補正手段のボード線図である。 第１実施形態におけるブレ補正手段の信号波形図である。 第１実施形態における第２補正フィルタのボード線図である。 第１実施形態における第１補正フィルタのボード線図である。 第１実施形態におけるブレ補正の効果を説明するボード線図である。 第１実施形態における駆動配分手段の動作の説明図である。 第１実施形態における第１補正フィルタおよび第２補正フィルタの接続動作を示すフローチャートである。 第２実施形態における駆動配分手段の駆動配分法の説明図である。 第３実施形態における撮像装置の横断面図および制御ブロック図である。 第４実施形態における撮像装置の横断面図および制御ブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態における撮像装置について説明する。図１は、本実施形態における撮像装置（カメラ）１００の横断面図および制御ブロック図である。撮像装置１００は、カメラボディ（撮像装置本体）１１ａと、カメラボディ１１ａに着脱可能な交換レンズ（レンズ装置）１１ｂとを備えて構成される。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、カメラボディとレンズ装置とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。

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、図１を参照して後述する各ブロックの動作を制御する。図１に示されるように、光軸（撮影光軸）１０に沿った被写体光束は、撮像光学系１３を通して撮像素子（撮像手段）１４に入射している。撮像素子１４は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサを有し、撮像光学系を介して形成された光学像を光電変換して画像信号を出力する（入力され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から出力された信号は、画像処理部で画像処理が行われ、得られた画像情報は不図示の記憶部に記憶される。

撮像光学系１３の一部は第１ブレ補正手段１３ａを構成し、不図示の駆動機構によって矢印１３ｂで示される方向（光軸１０と直交する方向）に駆動される。その駆動により、撮像素子１４の撮像面で生じる像ブレを補正することができる。

第１振動検出手段１５ａは、角速度センサであり、交換レンズ１１ｂに搭載される。第１演算フィルタ１６ａは、第１振動検出手段１５ａからの信号を積分して角度信号に変換する。第１演算フィルタ１６ａから出力された角度信号は、後述する第１補正フィルタ１７ａ（ハイブーストフィルタ１７ａ１および高域ノッチフィルタ１７ａ２）および駆動配分手段１８を介して、第１ブレ補正手段１３ａに入力される。第１ブレ補正手段１３ａは、ブレ補正レンズ（防振レンズ）の位置を検出し、ブレ補正レンズの位置が駆動配分手段１８から出力される目標位置に追従するように公知のフィードバック制御により位置制御されることで、ブレ補正駆動を行う。

撮像素子１４は、第２ブレ補正手段１４ａを構成し、不図示の駆動機構により、矢印１４ｂで示される光軸１０と直交する方向に駆動される。そして撮像素子１４は、その駆動により、撮像素子１４の撮像面で生じる像ブレを補正する。

第２振動検出手段１５ｂは角速度センサであり、カメラボディ１１ａに搭載される。第２演算フィルタ１６ｂは、第２振動検出手段１５ｂからの信号を積分して角度信号に変換する。第２演算フィルタ１６ｂから出力された角度信号は、後述の第２補正フィルタ１７ｂ（ローブーストフィルタ１７ｂ１および低域ノッチフィルタ１７ｂ２）および駆動配分手段１８を介して、第２ブレ補正手段１４ａに入力される。第２ブレ補正手段１４ａは、撮像素子１４の位置を検出し、撮像素子１４の位置が駆動配分手段１８により出力される目標位置に追従するように公知のフィードバック制御により位置制御されることで、ブレ補正駆動を行う。

第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａは各々、第１振動検出手段１５ａおよび第２振動検出手段１５ｂが検出するブレ量のうち駆動配分手段１８により決定される所定の割合（駆動割合）分を補正する構成を有する。第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａが同時にブレ補正を行うことで、互いのブレ補正不足を補完するように構成されている。以降、駆動割合を半分ずつとして割り振る場合について説明する。

次に、図２を参照して、第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂの周波数特性について説明する。図２は、第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂのボード線図である。図２において、横軸はブレの周波数、縦軸は第１振動検出手段１５ａおよび第２振動検出手段１５ｂの入力信号に対する第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂの出力利得（図２（ａ）、（ｃ））および位相（図２（ｂ）、（ｄ））をそれぞれ示す。第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂは、第１振動検出手段１５ａおよび第２振動検出手段１５ｂからの信号をそれぞれ演算する演算フィルタである。

図２（ａ）において、線分２１は演算フィルタである積分フィルタの利得特性を表しており、積分開始周波数である折れ点周波数ω１（破線２２）より高周波の信号は、１階積分の特性（周波数に反比例した利得）になっている。第１振動検出手段１５ａおよび第２振動検出手段１５ｂの信号は、第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂにより１階積分され、周波数ω１以上の角速度信号は角度信号に変換される。ここで、折れ点周波数ω１は、検出しようとするブレ帯域２３の低周波側よりも低い周波数に設定される。例えば、検出しようとするブレが１Ｈｚから１０Ｈｚに分布している場合、折れ点周波数ω１は０．１Ｈｚに設定される。一般に、手振れの周波数帯域は１〜１０Ｈｚ程度であり、振動検出手段１５においても１〜１０Ｈｚ程度の範囲が検出しようとするブレ帯域とされている。そのブレ帯域を十分にカバーできる範囲として、その下限である１Ｈｚの１／１０程度である０．１Ｈｚないし０．０１Ｈｚ程度が通常、折れ点周波数として設定される。

図２（ｂ）において、線分２４は第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂの位相特性を表しており、折れ点周波数ω１（破線２２）よりも高周波の信号は、周波数が高くなるにつれて位相（位相差）が−９０度に漸近する特性となる。

図３は、演算フィルタの信号波形図である。図３（ａ）、（ｂ）において、横軸は時間、縦軸はブレの量をそれぞれ示す。また図３（ａ）、（ｂ）において、３１、３４は実際のブレ角度の波形、３２、３５は第１振動検出手段１５ａおよび第２振動検出手段１５ａが検出するブレ角速度（ブレ角速度信号）である。また、３３、３６は、第１振動検出手段１５ａおよび第２振動検出手段１５ｂからの信号を第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂで処理した積分信号である。ここで第１振動検出手段１５ａおよび第２振動検出手段１５ｂはそれぞれ、交換レンズ１１ｂおよびカメラボディ１１ａに配置されているが、ブレ角速度信号として配置場所に関わらず同様に検出されるため、図３においてブレ角速度信号は同じものとして示している。

図３（ａ）において、折れ点周波数ω１よりも高周波のぶれ（図２（ｂ）中の破線２５の周波数）では、ブレ角速度３２を積分した積分信号（角度波形）３３は、実際のブレ角度３１と一致するため、積分信号３３は実際のブレ角度を正確に検出できている。

一方、図３（ｂ）において、折れ点周波数ω１近傍のぶれ（図２（ｂ）中の破線２６の周波数であり、ブレ帯域における低周波限界）では、ブレ角速度３５を積分した積分信号（角度波形）３６は、位相進みが生じている。すなわち積分信号３６は、実際のブレ角度３４に対して、理想的な積分遅れ特性である−９０度に対してθ１（図２（ｂ）中の２７）だけ位相進みが生じている。このため積分信号３６は、実際のブレ角度３４と一致せず、正確なブレ角度を検出できていない。

図２（ａ）、（ｂ）では、第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂとして周波数ω１（破線２２）以上の高周波数を積分する演算フィルタを用いて説明したが、演算フィルタは理想的に全ての周波数を積分する場合でも位相問題は残ることが多い。例えば、第１振動検出手段１５ａおよび第２振動検出手段１５ｂに重畳するバイアス信号のカットを目的に周波数ω１以下の低周波を減衰させるハイパスフィルタを用いた場合でも、図３で説明した現象は同じになる。

図２（ｃ）のボード線図において、ハイパスフィルタは線分２８の利得特性として表すことができる。線分２８の利得特性は、周波数ω１（破線２２）よりも低周波の信号は減衰する特性となっており、この特性と破線の線分２９で表すことができる理想積分の利得特性が直列に接続されると、太い線分２１の利得特性となる。これは、図２（ａ）に示される積分フィルタと同じ特性である。このため位相特性は、図２（ｄ）に示される線分３０となる。これは、図２（ｂ）の位相特性と同じである。このため、理想積分とハイパスフィルタとを組み合わせた場合でも、低周波における位相進み現象は発生する。

ここで、後述の第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａがＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）されているものとする。このとき、その中の積分制御（Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）がハイパスフィルタと同じ役割となる。このため、図２（ｃ）を参照して説明したハイパスフィルタが用いられない場合でも、各ブレ補正手段のＰＩＤ制御と理想積分の組み合わせで位相進み現象は発生する。

本実施形態における演算フィルタ１６は、積分フィルタを用いた場合、理想積分にハイパスフィルタを用いた場合、理想積分にＰＩＤ制御のブレ補正手段を用いた場合、および、それらの組み合わせも含まれる。

次に、図４を参照して、第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａの周波数特性について説明する。図４は、第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａのボード線図である。図４において、横軸はブレの周波数、縦軸は第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂからのブレ補正目標値入力に対する第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａの駆動利得（図４（ａ））および位相（図４（ｂ））を示している。ここで周波数ω２（破線４２）は、交差周波数であり、第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａの周波数特性および前述の位置制御器の周波数特性に基づく駆動特性により決定される周波数である。

図４（ａ）において、線分４１は第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａの駆動利得を示しており、交差周波数ω２（破線４２）より高周波の信号は利得が下がり駆動量が減っている。このため第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａは、周波数ω２（破線４２）以上の駆動目標値に対しては十分な駆動を行うことができない。そこで、交差周波数ω２（破線４２）は、ブレ補正を行おうとするブレ帯域２３の高周波側よりも高い周波数に設定される。例えばブレ補正を行おうとするブレが１Ｈｚから１０Ｈｚに分布している場合、交差周波数ω２（破線４２）は１００Ｈｚに設定される。

図４（ｂ）において、線分４３は位相特性を表しており、交差振動数ω２（破線４２）より高周波の信号は周波数が高くなるにつれて位相が−１８０度に漸近する特性となる。近年、ブレ補正のための撮像素子の質量やレンズの質量とそれを支えるバネのつり合いを利用し、フィードバック制御ではなくオープン制御でブレ補正精度を確保するブレ補正手段が搭載される撮像装置が知られている。そのような撮像装置においては、前述の質量とバネにより決まる固有振動数を境にしてそれより高周波の信号は利得が下がり位相が−１８０度に漸近する。このようなオープン制御のブレ補正手段における固有振動数も、本実施形態では交差振動数ω２（破線４２）と定義する。

図５は、第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａの信号波形図である。図５において、横軸は時間、縦軸はブレの量をそれぞれ示す。また図５において、実際のブレ角度を波形（ブレ角度波形）５１、５３、第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａのブレ補正波形（ブレの角度に相当）を波形５２、５４としてそれぞれで示す。

図５（ａ）において、交差周波数ω２（破線４２）より低周波のぶれ（図４（ｂ）中の破線４４の周波数）では実際の波形５１に対して第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａの波形５２に遅れは少なく、一致するため、正確なブレ補正が可能である。

一方、図５（ｂ）において、交差周波数ω２（破線４２）近傍のぶれ（図４（ｂ）中の破線４５の周波数でありブレの帯域における高周波限界）では、波形に位相遅れが生じている。すなわち、実際の波形５３に対して第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａの波形５４は、θ２（図４（ｂ）中の４６）の位相遅れが生じているため、正確なブレ補正を行うことができない。

本実施形態では、図３（ｂ）および図５（ｂ）を参照して説明した実際のブレ波形に対するブレ補正波形のずれの問題点を解決するため、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂを設けている。ここで第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂは、第１折れ点周波数ω１および第２折れ点周波数ω２により利得を変化させるブーストフィルタである。ブーストフィルタは、以下の式（１）のような伝達関数を用いて表すことができ、第１折れ点周波数ω１では位相を遅らせ、第２折れ点周波数ω２では位相を進ませる周波数特性となっている。ここで、第１折れ点周波数ω１に比べて第２折れ点周波数ω２が高い周波数に設定されている場合、ローブーストフィルタとなる。一方、第１折れ点周波数ω１に比べて第２折れ点周波数ω２が低い周波数に設定されている場合、ハイブーストフィルタとなる。なお、式（１）中のｓはラプラス演算子を表す。

なお図１において、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂはそれぞれ、第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂと第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａとの間に挿入されている。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂをそれぞれ、第１振動検出手段１５ａおよび第２振動検出手段１５ｂと第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂとの間に挿入してもよい。

次に、図６を参照して、第２補正フィルタ１７ｂを構成するローブーストフィルタ１７ｂ１および低域ノッチフィルタ１７ｂ２の周波数特性について説明する。図６は、第２補正フィルタ１７ｂのボード線図である。図６において、横軸はブレの周波数、縦軸はローブーストフィルタ１７ｂ１および低域ノッチフィルタ１７ｂ２の出力利得（図６（ａ））および位相（図６（ｂ））をそれぞれ示している。

図６（ａ）において、太い破線の線分６１はローブーストフィルタ１７ｂ１の出力利得を表している。これは、図２（ａ）における折れ点周波数ω１（破線２２）を第１折れ点周波数として設定し、その周波数よりも高周波である第２折れ点周波数ω４（破線６２）まで高周波になるほど利得が減衰する特性になっている。また図６（ａ）において、細い実線の線分６３は低域ノッチフィルタ１７ｂ２の出力利得を示す。ノッチ中心周波数ω３（破線６４）は、第１折れ点周波数ω１（破線２２）と第２折れ点周波数ω４（破線６２）との間であって、第１折れ点周波数ω１おと第２折れ点周波数ω４の中心よりも高周波側に設けられている。

一般的にノッチフィルタは、ノッチ中心周波数近傍の利得を減衰させることで、音声ノイズやメカ的な軸の不要振動を除去するために用いられる。このため、ノッチフィルタの減衰係数は極めて小さく設定され（例えばζ＝０．０１）、ノッチ中心周波数ω３（破線６２）における出力利得が極めて小さくなるように、ノッチフィルタによる利得減衰量が大きくなるように設定される。しかしながら本実施形態では、ノッチフィルタの位相変化に着目しており、位相を変化させつつ出力利得の変化を少なくなるように設定している。それを実現するため、ノッチフィルタは、以下の式（２）に示されるように２次の伝達関数を用いて、減衰係数ζは１．０未満であって、例えば０．７から１．０未満のように大きな値が用いられる。ここで、式（２）中のｓはラプラス演算子を表す。

図６（ｂ）は、ローブーストフィルタ１７ｂ１および低域ノッチフィルタ１７ｂ２の位相特性であり、太い破線６５はローブーストフィルタ１７ｂ１の位相特性を示し、細い実線の線分６６は低域ノッチフィルタの位相特性を表している。ローブーストフィルタ１７ｂ１の位相特性は第１折れ点周波数ω１と第２折れ点周波数ω４との中間地点が最も位相が遅れ、低域ノッチフィルタ１７ｂ２の位相特性はノッチ中心周波数ω３よりも低周波側は位相が遅れ、高周波側は位相が進む特性になっている。そしてローブーストフィルタ１７ｂ１と低域ノッチフィルタ１７ｂ２とを合わせた位相特性は、太い実線の線分６７に示されるようになる。すなわち、ノッチ中心周波数ω３よりも低周波側では位相が大きく遅れ、ノッチ中心周波数ω３よりも高周波側ではローブーストフィルタ１７ｂ１と低域ノッチフィルタ１７ｂ２の位相が相殺された特性になる。

前述のように、第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂの破線２６で示される周波数の位相はθ１（２７）進んでいる（図２（ｂ））。一方、図６（ｂ）に示される低域ノッチフィルタ１７ｂ２の位相は、破線２６で示される周波数で位相がθ３（６８）だけ遅れており、θ１とθ３で互いに相殺する関係になっている。これにより、ブレ帯域の低周波領域における位相ずれによるブレ補正精度の劣化を改善することができる。また、破線２５の周波数において、低域ノッチフィルタ１７ｂ２の影響で位相はθ４（６９）だけ進むが、前述のようにこの周波数におけるローブーストフィルタ１７ｂ１の位相遅れがこの位相進みを相殺させる。このため、低域ノッチフィルタ１７ｂ２の位相進みが防振特性を劣化させることはない。

次に、図７を参照して、第１補正フィルタ１７ａを構成するハイブーストフィルタ１７ａ１および高域ノッチフィルタ１７ａ２の周波数特性について説明する。図７は、第１補正フィルタ１７ａのボード線図である。図７において、横軸はブレの周波数、縦軸はハイブーストフィルタ１７ａ１および高域ノッチフィルタ１７ａ２の出力利得（図７（ａ））および位相（図７（ｂ））をそれぞれ示している。

図７（ａ）において、太い破線の線分７１はハイブーストフィルタ１７ａ１の出力利得を表している。これは、図４（ａ）における交差周波数ω２（破線４２）よりも低周波側に第１折れ点周波数および第２折れ点周波数を設定している。また、第１折れ点周波数ω５（破線７２）から第１折れ点周波数より高周波側の第２折れ点周波数ω６（破線７３）まで高周波になるほど利得が増加する特性になっている。細い実線の線分７４は、高域ノッチフィルタ１７ａ２の出力利得を示している。ノッチ中心周波数ω７（破線７５）は、第１折れ点周波数ω５（破線７２）と第２折れ点周波数ω６（破線７３）との間であって、第１折れ点周波数ω５と第２折れ点周波数ω６の中心よりも低周波側に設けられている。なお、ノッチフィルタの伝達関数は、式（２）と同様である。

図７（ｂ）は、ハイブーストフィルタ１７ａ１および高域ノッチフィルタ１７ａ２の位相特性であり、太い破線７６はハイブーストフィルタ１７ａ１の位相特性を示し、細い実線の線分７７は高域ノッチフィルタ１７ａ２の位相特性を示している。ハイブーストフィルタ１７ａ１の位相特性は、第１折れ点周波数ω５と第２折れ点周波数ω６との中間地点が最も位相が進む。一方、高域ノッチフィルタ１７ａ２の位相特性は、ノッチ中心周波数ω７よりも低周波側は位相が遅れ、高周波側は位相が進む特性になっている。そしてハイブーストフィルタ１７ａ１と高域ノッチフィルタ１７ａ２とを合わせた位相特性は、太い実線の線分７８で示される。すなわち、ノッチ中心周波数ω７よりも低周波側ではハイブーストフィルタ１７ａ１と高域ノッチフィルタ１７ａ２の位相が相殺され、ノッチ中心周波数ω７よりも高周波側では位相が大きく進む特性になる。

前述のように、第１振れ補正手段１３ａおよび第２振れ補正手段１４ａの応答遅れにより、破線４５で示される周波数の位相はθ２（４６）だけ遅れている（図４（ｂ））。一方、図７（ｂ）に示されるハイブーストフィルタ１７ａ１と高域ノッチフィルタ１７ａ２とを合わせた位相は、破線４５で示される周波数で位相がθ５（７９）だけ進んでおり、θ２とθ５で互いに相殺する関係になっている。これにより、ブレ周波数帯域の高周波領域における位相ずれによるブレ補正精度の劣化を改善することができる。また、破線７１０の周波数では、ハイブーストフィルタ１７ａ１の影響で位相は線分７６のように進むが、前述のように高域ノッチフィルタ１７ａ２の位相遅れがこの位相進みを相殺させる。このため、ハイブーストフィルタ１７ａ１の位相進みが防振特性を劣化させることはない。

次に、図８を参照して、本実施形態におけるブレ補正の効果を説明する。図８は、ブレ補正の効果を説明するボード線図である。図８（ａ）〜（ｃ）において、横軸はブレの周波数、縦軸はブレ補正の効果（ブレをどのくらい抑え込めるか）に対する影響を示し、縦軸の下側ほどブレ補正の効果が大きい。

線分８１は、本実施形態の第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂを接続しないときのブレ補正効果である。線分８１で示されるように、ブレ帯域２３の中心周波数ω８（破線８２）近傍で最もブレ補正効果が大きく、折れ点周波数ω１（破線２２）および交差周波数ω２（破線４２）近傍でのブレ補正効果が小さい。これは、折れ点周波数ω１（破線２２）近傍では、第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂの位相進みの影響で正確なブレ角度検出を行うことができないためである。また、交差周波数ω２（破線４２）近傍では、第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａの位相遅れの影響で正確なブレ補正が行うことができないためである。

図８（ａ）において、線分８３は、第２演算フィルタ１６ｂに直列に第２補正フィルタ１７ｂを接続したときのブレ補正効果を示す。低周波（ω１）の位相ずれが少なくなるため、低周波のブレ補正効果が改善される。しかし、第２補正フィルタ１７ｂの利得と位相の影響により、高周波におけるブレ補正効果は低下する。

図８（ｂ）において、線分８４は、第１演算フィルタ１６ａに直列に第１補正フィルタ１７ａを接続したときのブレ補正効果を示す。高周波（ω２）の位相ずれが少なくなるため、高周波のブレ補正効果が改善される。しかし、第１補正フィルタ１７ａの利得と位相の影響により、低周波におけるブレ補正効果は低下する。

次に、第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａの動作について説明する。図１を参照して説明したように、第１ブレ補正手段１３ａは、第１補正フィルタ１７ａからの信号に基づいてブレ補正を行い、第２ブレ補正手段１４ａは、第２補正フィルタ１７ｂからの信号に基づいてブレ補正を行う。そして、第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａの協調動作により、撮像手段１４面上での像ずれを低減する。

図８（ｃ）は、前述の協調動作を行った場合のブレ補正効果を示している。線分８５に示されるように、低周波（ω１）および高周波（ω２）を含む広い周波数帯域で高いブレ補正効果を得ることができる。ここで、周波数ω８（破線８２）におけるブレ補正効果は、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂを接続した線分８５よりも第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂを接続しない線分８１の方が高い。ただし、撮影者がブレと識別できる領域（破線の領域８６）外にあるため、線分８１と線分８５との実質的な差はない。

図８（ｃ）を参照して説明したブレ補正効果を得るには、高周波では第１ブレ補正手段１３ａが十分ブレ補正を行い、低周波では第２ブレ補正手段１４ａが十分ブレ補正を行う必要がある。しかし、図１を参照して説明したように、第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａはそれぞれブレ補正量の半分を担当している。このため、第１ブレ補正手段１３ａによる高周波のブレ補正効果および第２ブレ補正手段１４ａによる低周波のブレ補正効果は、理想の半分しか向上しない。そこで本実施形態では、図１に示されるように駆動配分手段１８を設け、低周波および高周波のそれぞれの領域では第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａの駆動配分を異ならせる制御を行う。

次に、図９を参照して、駆動配分手段１８の動作について説明する。図９は、駆動配分手段１８の動作の説明図である。すなわち図９は、駆動配分手段１８による第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａのブレ補正量の制御を説明するボード線図である。図９（ａ）、（ｂ）において、横軸は周波数、縦軸は第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａのブレ補正量をそれぞれ示す。破線の線分９１は、第１ブレ補正手段１３ａのブレ補正量であり、前述した周波数ω１（破線２２）と周波数ω２（破線４２）の中間に位置する周波数ω８（破線８２）よりも低周波側ではブレ補正量が減るハイパスフィルタ構成になっている。これにより第１振れ補正手段１３ａは、高周波ブレ補正を担う。実線の線分９２は、第２ブレ補正手段１４ａのブレ補正量であり、周波数ω８（破線８２）よりも高周波側ではブレ補正量が減るローパスフィルタ構成になっている。これにより、第２ブレ補正手段１４ａは低周波ブレ補正を担う。

図９（ａ）は、駆動量の周波数特性を模式図として示しており、周波数ω８（破線８２）において第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａが同時に駆動されてブレ補正量が倍になるように見える。しかし実際には、周波数ω８（破線８２）におけるは第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａの駆動量は半分に減衰しているため、同時に駆動されることで適正量のブレ補正が行われる。

前述のような駆動配分を行うと、手振れの多い周波数ω８（破線８２）近辺では、第１振れ補正手段１３ａおよび第２振れ補正手段１４ａが補正量を分担してブレ補正駆動を行うため、ブレ補正ストロークに余裕ができる。また、高周波ω２（破線４２）近辺では、第１補正フィルタ１７ａで位相補償された信号により第１ブレ補正手段１３ａが高周波のブレを十分補正する。一方、低周波ω１（破線２２）近辺では、第２補正フィルタ１７ｂで位相補償された信号により第２ブレ補正手段１４ａが低周波のブレを十分補正する。これにより、広いブレの帯域で精度の高いブレ補正が可能となる。

図９（ｂ）は、駆動配分の変形例を示す。図９（ｂ）に示される変形例において、第１ブレ補正手段１３ａは、周波数ω１（破線２２）から周波数ω２（破線４２）まで高周波になるほどブレ補正量が増えるハイブーストフィルタ（破線の線分９３）構成としている。また、第２ブレ補正手段１４ａは、周波数ω２（破線４２）よりも高周波側ではブレ補正量が減るローパスフィルタ構成にする。図９（ｂ）の特性では、周波数ω１（破線２２）から周波数ω２（破線４２）までの間で第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａが各々駆動量を分担するため、広い周波数帯域で余裕のある駆動を行うことができる。

次に、ブレ補正のシーケンスについて説明する。一般的に、低周波のブレは振幅が大きく、第２ブレ補正手段１４ａだけで撮影準備中にもブレ補正を行うと、静止画露光中にブレ補正ストロークを使い切ってしまう可能性がある。また、高周波のブレはエネルギーが大きいため、第１ブレ補正手段１３ａからブレ補正駆動音が発生する可能性やブレ補正のために消費電力も大きくなる可能性がある。そこで本実施形態において、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂは、静止画露光を行っている短い期間にのみ、第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂにそれぞれ接続するように構成されている。

ここで、図１０を参照して、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂの接続動作について説明する。図１０は、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂの接続動作を示すフローチャートである。図１０の各ステップは、主に、カメラＣＰＵ１２ａまたはレンズＣＰＵ１２ｂにより、または、カメラＣＰＵ１２ａまたはレンズＣＰＵ１２ｂの指示に基づいて撮像装置１００の各部により実行される。図１０のフローは、撮像装置１００におけるレリーズスイッチの半押しなどの撮影準備に応じて開始する。

まずステップＳ１００１において、カメラＣＰＵ１２ａ（またはレンズＣＰＵ１２ｂ）は、第１振動検出手段１５ａおよび第２振動検出手段１５ｂをそれぞれ起動する。第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂは、第１振動検出手段１５ａおよび第２振動検出手段１５ｂからの信号を処理して駆動目標値を生成する。カメラＣＰＵ１２ａは、各演算フィルタにより生成された駆動目標値に基づいて、第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａを駆動してブレ補正を開始する。

続いてステップＳ１００２において、カメラＣＰＵ１２ａは、撮影操作がなされたか否か、すなわち静止画露光の開始か否かを判定する。静止画露光の開始の場合、ステップＳ１００３に進む。一方、静止画露光の開始でない場合、ステップＳ１００１に戻る。ステップＳ１００３において、カメラＣＰＵ１２ａは、第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂと第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａとの間に第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂを接続する。そして第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａは、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂで処理された駆動目標値に基づいてブレ補正を行う。

続いてステップＳ１００４において、カメラＣＰＵ１２ａは、撮像装置１００のシャッタを開くなどの動作を行って露光（静止画撮影）を行う。続いてステップＳ１００５において、カメラＣＰＵ１２ａは、露光時間が終了するまで待機する。露光時間が終了すると、ステップＳ１００６に進む。ステップＳ１００６において、カメラＣＰＵ１２ａは、第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂと第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａとの間に接続されている第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂを外す。すなわち、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂを非接続にする。そしてカメラＣＰＵ１２ａは、第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂからの信号を直接、第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａに接続し、ステップＳ１００２に戻る。

本実施形態では、図１０に示されるように、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂは、静止画露光を行っている短い期間にのみ、第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂにそれぞれ接続される。前述したように、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂを第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂにそれぞれ接続すると低周波のブレ補正効果が向上される。しかし、それにより撮像装置１００のパンニングやフレーミング変更などの低周波の撮像装置１００の動きもブレ補正してしまい、撮像装置１００の操作性を低下させる可能性がある。そこで本実施形態では、静止画露光中のみ、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂを第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂにそれぞれ接続する。これにより、前述のブレ補正ストロークの確保や駆動音、消費電力の対策に加え、撮像装置１００の操作性の低下を抑制することができる。

このように制御装置（撮像装置１００）は、演算フィルタ（第１演算フィルタ１６ａ、第２演算フィルタ１６ｂ）、および、補正フィルタ（第１補正フィルタ１７ａ、第２補正フィルタ１７ｂ）を有する。演算フィルタは、ブレ補正に用いる振動検出手段（第１振動検出手段１５ａ、第２振動検出手段１５ｂ）からの信号を演算する。補正フィルタは、演算フィルタに直列接続されている。補正フィルタは、ブーストフィルタ（ハイブーストフィルタ１７ａ１、ローブーストフィルタ１７ｂ１：線分６１、７１）およびノッチフィルタ（高域ノッチフィルタ１７ａ２、低域ノッチフィルタ１７ｂ２：線分６３、７４）を有する。ブーストフィルタは、第１周波数（第１折れ点周波数ω１、ω５）および第２周波数（第２折れ点周波数ω４、ω６）に基づいて利得を変化させる。ノッチフィルタは、第１周波数と第２周波数との間に中心周波数（ノッチ中心周波数ω３、ω７）を有する。

好ましくは、ブーストフィルタは、第１周波数（ω１）と第１周波数よりも高周波の第２周波数（ω４）との間で利得を減衰させるローブーストフィルタ１７ｂ１である。ノッチフィルタは、第１周波数と第２周波数の中心よりも高周波側に設けられた中心周波数（ω３）を有する低域ノッチフィルタ１７ｂ２である。また好ましくは、ブーストフィルタは、第１周波数（ω５）と第１周波数よりも高周波の第２周波数（ω６）との間で利得を増加させるハイブーストフィルタ１７ａ１である。ノッチフィルタは、第１周波数と第２周波数の中心よりも低周波側に設けられた中心周波数（ω７）を有する高域ノッチフィルタ１７ａ２である。より好ましくは、補正フィルタは、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂを有する。第１補正フィルタは、ハイブーストフィルタおよび高域ノッチフィルタを有する。第２補正フィルタは、ローブーストフィルタおよび低域ノッチフィルタを有する。

好ましくは、制御装置は、第１補正フィルタからの信号に基づいてブレ補正を行う第１ブレ補正手段１３ａ、および、第２補正フィルタからの信号に基づいてブレ補正を行う第２ブレ補正手段１４ａを有する。より好ましくは、制御装置は、第１ブレ補正手段および第２ブレ補正手段のそれぞれの駆動量を配分する駆動配分手段１８を有する。より好ましくは、駆動配分手段は、第１ブレ補正手段および第２ブレ補正手段のそれぞれの駆動量をブレの周波数に基づいて配分する。より好ましくは、駆動配分手段は、第１周波数領域（低周波領域）において、第２ブレ補正手段のブレ補正量を第１ブレ補正手段のブレ補正量よりも多くする。また駆動配分手段は、第１周波数領域よりも高い第２周波数領域（高周波領域）において、第１ブレ補正手段のブレ補正量を第２ブレ補正手段のブレ補正量よりも多くする。

好ましくは、補正フィルタは、露光中である場合、演算フィルタと接続され、露光中でない場合、演算フィルタと接続されていない。なお、演算フィルタ、補正フィルタ、および、駆動配分手段は、撮像装置１００のうちカメラボディ１１ａまたは交換レンズ１１ｂのいずれに設けてもよい。また、第１演算フィルタおよび第１補正フィルタを交換レンズ１１ｂに設け、第２演算フィルタおよび第２補正フィルタをカメラボディ１１ａに設けてもよい。

本実施形態によれば、ブーストフィルタとノッチフィルタとを組み合わせて補正フィルタを構成することで、精度の高い信号処理を実現することができる。

（第２実施形態）
次に、図１１を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。 図１１は、本実施形態における駆動配分手段１８の駆動配分法の説明図である。図１１において、横軸はシャッタスピード、縦軸はブレ補正量をそれぞれ示す。

破線１１０１は、第１ブレ補正手段１３ａのブレ補正量であり、破線１１０２で示されるシャッタスピードｔ２（例えば１／６０秒）よりも遅いシャッタスピードでは駆動量を減らす。実線１１０３は、第２ブレ補正手段１４ａのブレ補正量であり、破線１１０４で示されるシャッタスピードｔ１（例えば１／４秒）よりも速いシャッタスピードでは駆動量を減らす。一般的に、遅いシャッタスピードの場合、低周波の大きなブレが像面ずれに支配的である。一方、速いシャッタスピードの場合、低周波のブレは像面ずれに影響せず、高周波のブレが像面ずれに支配的になる。

そこで本実施形態では、高周波のブレ補正に適した第１補正フィルタ１７ａからの信号に基づき駆動される第１ブレ補正手段１３ａは、速いシャッタスピードの場合に多く動かす。一方、低周波のブレ補正に適した第２補正フィルタ１７ｂに基づき駆動される第２ブレ補正手段１４ａは、遅いシャッタスピードの場合に多く動かす。これにより、広い周波数帯域で高精度なブレ補正が可能になる。
このように本実施形態において、駆動配分手段１８は、第１ブレ補正手段１３ａおよび第２ブレ補正手段１４ａのそれぞれの駆動量をシャッタスピードに応じて配分する。すなわち駆動配分手段１８は、遅いシャッタスピード（第１シャッタスピード）の場合、第２ブレ補正手段１４ａのブレ補正量を第１ブレ補正手段１３ａのブレ補正量よりも多くする。一方、駆動配分手段１８は、速いシャッタスピード（第２シャッタスピード）の場合、第１ブレ補正手段１３ａのブレ補正量を第２ブレ補正手段１４ａのブレ補正量よりも多くする。

（第３実施形態）
次に、図１２を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。図１２は、本実施形態における撮像装置（カメラ）１０ａの横断面図および制御ブロック図である。本実施形態の撮像装置１００ａは、第２振動検出手段１５ｂからの信号が第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂのそれぞれに入力されており、第１振動検出手段１５ａからの信号は用いられていない点で、第１実施形態の撮像装置１００と異なる。

カメラボディ１１ａと交換レンズ１１ｂとが着脱可能な撮像システムの場合、第１振動検出手段１５ａおよび第２振動検出手段１５ｂのブレ検出性能が異なる場合が多い。そのような場合、カメラＣＰＵ１２ａとレンズＣＰＵ１２ｂとの互いに通信により手振れ検出に適した振動検出手段を決定し、決定された振動検出手段からの信号を第１演算フィルタ１６ａおよび第２演算フィルタ１６ｂにそれぞれ入力する。これにより、カメラボディ１１ａと交換レンズ１１ｂとの組み合わせが異なっても、手振れ検出に適した振動検出手段によって常に高い精度のブレ補正が可能になる。

図１２では、第２振動検出手段１５ｂからの信号でブレ補正を行う構成になっている。ただし、交換レンズ１１ｂ側の振動検出手段１５ａが手振れ検出に適している場合、第１振動検出手段１５ａから信号でブレ補正を行う。このような構成の場合、カメラボディ１１ａと交換レンズ１１ｂのいずれかに振動検出手段を搭載していない場合でも、高精度のブレ補正を行うことができる。

（第４実施形態）
次に、図１３を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。図１３は、本実施形態における撮像装置（カメラ）１０ｂの横断面図および制御ブロック図である。本実施形態の撮像装置１００ｂは、交換レンズ１１ｂにはブレ補正システム（第１振動検出手段１５ａ）を搭載していない点で、第１実施形態の撮像装置１００と異なる。カメラボディ１１ａの振動検出手段１５からの信号は、演算フィルタ１６に入力され、第１補正フィルタ１７ａおよび第２補正フィルタ１７ｂを介して、ブレ補正手段１４ａに入力される。第１補正フィルタ１７ａは、ハイブーストフィルタ１７ａ１と高域ノッチフィルタ１７ａ２とで構成される。第２補正フィルタ１７ｂは、ローブーストフィルタ１７ｂ１と低域ノッチフィルタ１７ｂ２とで構成される。

演算フィルタ１６の特性によるブレ検出の低周波精度劣化は、第２補正フィルタ１７ｂで補正される。また、ブレ補正手段１４ａの応答遅れによるブレ補正の高周波精度劣化は、第１補正フィルタ１７ａで補正される。このため、ブレ補正手段１４ａの精度を高くすることができる。

各実施形態によれば、低周波ノイズを増大させることなく、防振性能を高めることが可能な制御装置、撮像装置、および、レンズ装置を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１６ａ 第１演算フィルタ（演算フィルタ）
１６ｂ 第２演算フィルタ（演算フィルタ）
１７ａ 第１補正フィルタ（補正フィルタ）
１７ａ１ ハイブーストフィルタ（ブーストフィルタ）
１７ａ２ 高域ノッチフィルタ（ノッチフィルタ）
１７ｂ 第２補正フィルタ（補正フィルタ）
１７ｂ１ ローブーストフィルタ（ブーストフィルタ）
１７ｂ２ 低域ノッチフィルタ（ノッチフィルタ）

Claims (13)

1. ブレ補正に用いる振動検出手段からの信号を演算する演算フィルタと、
   前記演算フィルタに直列接続された補正フィルタと、を有し、
   前記補正フィルタは、第１周波数および第２周波数に基づいて利得を変化させるブーストフィルタ、および、前記第１周波数と前記第２周波数との間に中心周波数を有するノッチフィルタを備えていることを特徴とする制御装置。
2. 前記ブーストフィルタは、前記第１周波数と前記第１周波数よりも高周波の前記第２周波数との間で利得を減衰させるローブーストフィルタであり、
   前記ノッチフィルタは、前記第１周波数と前記第２周波数の中心よりも高周波側に設けられた前記中心周波数を有する低域ノッチフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記ブーストフィルタは、前記第１周波数と前記第１周波数よりも高周波の前記第２周波数との間で利得を増加させるハイブーストフィルタであり、
   前記ノッチフィルタは、前記第１周波数と前記第２周波数の中心よりも低周波側に設けられた前記中心周波数を有する高域ノッチフィルタであることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 前記補正フィルタは、第１補正フィルタおよび第２補正フィルタを有し、
   前記第１補正フィルタは、前記ハイブーストフィルタおよび前記高域ノッチフィルタを有し、
   前記第２補正フィルタは、前記ローブーストフィルタおよび前記低域ノッチフィルタを有することを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 前記第１補正フィルタからの信号に基づいて前記ブレ補正を行う第１ブレ補正手段と、
   前記第２補正フィルタからの信号に基づいて前記ブレ補正を行う第２ブレ補正手段と、を更に有することを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 前記第１ブレ補正手段および前記第２ブレ補正手段のそれぞれの駆動量を配分する駆動配分手段を更に有することを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
7. 前記駆動配分手段は、前記第１ブレ補正手段および前記第２ブレ補正手段のそれぞれの前記駆動量をブレの周波数に基づいて配分することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 前記駆動配分手段は、
   第１周波数領域において、前記第２ブレ補正手段のブレ補正量を前記第１ブレ補正手段のブレ補正量よりも多くし、
   前記第１周波数領域よりも高い第２周波数領域において、前記第１ブレ補正手段のブレ補正量を前記第２ブレ補正手段のブレ補正量よりも多くすることを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
9. 前記駆動配分手段は、前記第１ブレ補正手段および前記第２ブレ補正手段のそれぞれの前記駆動量をシャッタスピードに基づいて配分することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
10. 前記駆動配分手段は、
    第１シャッタスピードの際に、前記第２ブレ補正手段のブレ補正量を前記第１ブレ補正手段のブレ補正量よりも多くし、
    前記第１シャッタスピードよりも速い第２シャッタスピードの際に、前記第１ブレ補正手段のブレ補正量を前記第２ブレ補正手段のブレ補正量よりも多くすることを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
11. 前記補正フィルタは、
    露光中である場合、前記演算フィルタと接続され、
    露光中でない場合、前記演算フィルタと接続されていないことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の制御装置。
12. 撮像素子と、
    請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の制御装置と、を有することを特徴とする撮像装置。
13. 撮像光学系と、
    請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の制御装置と、を有することを特徴とするレンズ装置。