JP2021033113A - 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（１１）は、振動検出手段（１５）からの信号のうち所定の周波数（ω１）以上の信号を積分する演算フィルタ（１６）と、演算フィルタからの信号に基づいてブレ補正を行うブレ補正手段（１４ａ）と、演算フィルタに直列接続された位相補償フィルタ（１７）とを有し、位相補償フィルタは、ブレ補正手段を駆動する際の位相特性を表す曲線が周波数軸に沿って複数回同位相になるように構成されており、位相補償フィルタの特性は、撮影条件に基づいて切り替えられる。【選択図】図８

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。

従来、手振れ補正を行う手振れ補正手段を備えた撮像装置が知られている。一般的に、手振れを検出する手振れ検出手段として、振動検出手段（ジャイロセンサ）が用いられる。また、手振れ補正手段の性能を向上させるため、振動検出手段から出力される信号の精度を高める技術が知られている。特許文献１には、振動検出手段から出力される信号の信号処理の精度を高めて、精度の高い手振れ補正を行う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、振動検出手段からの信号に対して低周波数領域の位相を遅らせるために設けられた位相補償器の影響により、振動検出手段からの信号に重畳する低周波ノイズが増大する。このため、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、振動検出手段からの信号のうち所定の周波数以上の信号を積分する演算フィルタと、前記演算フィルタからの信号に基づいてブレ補正を行うブレ補正手段と、前記演算フィルタに直列接続された位相補償フィルタとを有し、前記位相補償フィルタは、前記ブレ補正手段を駆動する際の位相特性を表す曲線が周波数軸に沿って複数回同位相になるように構成されており、前記位相補償フィルタの特性は、撮影条件に基づいて切り替えられる。

本発明の他の側面としての制御装置は、振動検出手段からの信号のうち所定の周波数以上の信号を積分する演算フィルタと、前記演算フィルタからの信号に基づいてブレ補正を行うブレ補正手段と、前記演算フィルタに直列接続された位相補償フィルタとを有し、前記位相補償フィルタは、前記ブレ補正手段を駆動する際の位相特性を表す曲線が複数の変曲点を持つように構成されており、前記位相補償フィルタの特性は、撮影条件に基づいて切り替えられる。

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し、前記ブレ補正手段は、前記撮像素子を駆動して前記ブレ補正を行う。

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し、前記ブレ補正手段は、前記撮像光学系の一部を構成するレンズを駆動して前記ブレ補正を行う。

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。

本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。 本実施形態における演算フィルタのボード線図である。 本実施形態における演算フィルタの信号波形図である。 本実施形態におけるブレ補正手段のボード線図である。 本実施形態におけるブレ補正手段の信号波形図である。 本実施形態におけるローパスフィルタおよび微分フィルタのボード線図である。 本実施形態における位相補償フィルタのボード線図である。 本実施形態における位相特性を説明するボード線図である。 本実施形態における抑振率を説明するボード線図である。 本実施形態における位相特性を説明する別のボード線図である。 本実施形態における抑振率を説明する別のボード線図である。 本実施形態における位相補償フィルタの接続動作を示すフローチャートである。 本実施形態における防振敏感度の調整動作の説明図である。 本実施形態における防振敏感度の調整動作を示すフローチャートである。 本実施形態における位相特性を説明する別のボード線図である。 本実施形態における抑振率を説明する別のボード線図である。

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。

まず、図１を参照して、本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）１１の横断面図および制御ブロック図である。撮像装置１１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ＣＰＵ１２は、撮影者からのレリーズボタン１８を介した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。

撮像素子１４は、ブレ補正手段１４ａを用いて、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。その駆動により、撮像装置１１に加わる振れの影響により撮像素子１４の撮像面で生じる像ブレを補正する。

振動検出手段１５は、例えば角速度センサであり、カメラボディ１１ａに搭載されている。演算フィルタ１６は、振動検出手段１５からの信号において所定の周波数以上、例えば０．１Ｈｚ以上の周波数を積分し、角度信号に変換する。演算フィルタ１６から出力された角度信号は、後述する位相補償フィルタ１７を介してブレ補正手段１４ａに入力される。ブレ補正手段１４ａは、撮像素子１４の位置を不図示の位置検出手段で検出し、撮像素子１４の位置が位相補償フィルタ１７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を行う。

次に、図２を参照して、演算フィルタ１６の周波数特性について説明する。図２は、演算フィルタ１６のボード線図である。図２において、横軸はブレの周波数、縦軸は振動検出手段１５の入力信号に対する演算フィルタ１６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。

図２（ａ）において、線分２１は演算フィルタ（積分フィルタ）の利得特性を表しており、積分開始周波数（所定の周波数）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。振動検出手段１５の信号（角速度信号）は、演算フィルタ１６により１階積分され、周波数ω１以上の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は演算フィルタ１６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は撮像装置１１に加わるブレ角度の波形、３２、３５は振動検出手段１５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、振動検出手段１５からの信号を演算フィルタ１６で処理した積分信号である。

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、演算フィルタ１６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、振動検出手段１５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。

なお、ブレ補正手段１４ａがＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）されている場合、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、ブレ補正手段１４ａ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、ブレ補正手段１４ａの周波数特性について説明する。図４は、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、縦軸は演算フィルタ１６からのブレ補正目標値入力に対するブレ補正手段１４ａの駆動利得（図４（ａ））および位相（図４（ｂ））を示している。

図４（ａ）において、線分４１はブレ補正手段１４ａの駆動利得を示しており、固有周波数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。固有周波数ω２は、主に、ブレ補正手段１４ａを構成する撮像素子１４の質量と撮像素子１４を支えるバネによる共振周波数や、撮像素子１４の質量と撮像素子１４を駆動する駆動力と制御ループゲインに関係して定まる。固有周波数ω２（破線４２）よりも高周波の信号利得が下がることは、追従性の不足を表す。このためブレ補正手段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、固有周波数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、固有周波数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、固有振動数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。

図５は、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、駆動目標となるブレ角度を波形（ブレ角度波形）５１、５３、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、固有周波数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、固有周波数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。

このように、撮像装置１１に加わるブレ波形のうち低周波の成分は、演算フィルタ１６の影響により、検出されるブレの位相が進む。一方、ブレ波形のうち高周波の成分は、ブレ補正手段１４ａの影響により、ブレ補正駆動の位相が遅れる。そこで本実施形態では、図３（ｂ）から図５（ｂ）を参照して説明した撮像装置１１に加わるブレ波形に対する演算フィルタ１６およびブレ補正波形のずれの問題を同時に解決するため、位相補償フィルタ１７を設けている。なお図１において、位相補償フィルタ１７を演算フィルタ１６とブレ補正手段１４ａとの間に挿入しているが、これに限定されるものではない。例えば、位相補償フィルタ１７を振動検出手段１５と演算フィルタ１６との間に挿入してもよい。

位相補償フィルタ１７は、公知のローパスフィルタや微分フィルタで構成される。次に、図６を参照して、ローパスフィルタおよび微分フィルタの特性を説明する。図６は、ローパスフィルタおよび微分フィルタのボード線図である。図６において、横軸は周波数、縦軸は利得（図６（ａ）、（ｃ））および位相（図６（ｂ）、（ｄ））をそれぞれ示す。

図６（ａ）において、線分６１はローパスフィルタの利得特性であり、折れ点周波数ωｉ（破線６２）よりも高周波の信号は減衰される。図６（ｂ）において、線分６３はローパスフィルタの位相特性であり、折れ点周波数ωｉ（破線６２）よりも高周波の信号は周波数が高くなるにつれて位相が遅れる。図６（ｃ）において、線分６４は微分フィルタの利得特性であり、折れ点周波数ωｊ（破線６５）よりも高周波の信号は増幅される。図６（ｄ）において、線分６６は微分フィルタの位相特性であり、折れ点周波数ωｊ（破線６５）よりも高周波の信号は周波数が高くなるにつれて位相が進む。このようなローパスフィルタと微分フィルタとを適宜組み合わせることで、位相を変化させることができる。特に、ローパスフィルタおよび微分フィルタの折れ点周波数ωｉ、ωｊを接近させて配置すると、利得の変化が少ない状態で位相を変化させることが可能となる。

次に、図７を参照して、複数のローパスフィルタと複数の微分フィルタとを組み合わせて構成された位相補償フィルタ１７の周波数特性について説明する。図７は、位相補償フィルタ１７のボード線図である。図７（ａ）において、ローパスフィルタ７１、７３、７５は、折れ点周波数ω３（破線７２）、ω４（破線７４）、ω５（破線７６）をそれぞれ有する。微分フィルタ７７、７９、７１１は、折れ点周波数ω６（破線７８）、ω７（破線７１０）、ω８（破線７１２）をそれぞれ有する。このようなローパスフィルタ７１、７３、７５と微分フィルタ７７、７９、７１１とを組み合わせて、太い実線の線分７１３に示す利得特性となるフィルタが構成される。なお図７（ａ）では、線分７１３の特性を有するフィルタをわかりやすくするため、利得の変化を大きくして示しているが、実際には夫々の折れ点周波数が接近しているため、利得の変化は少ない。図７（ｂ）中の線分７１４は、線分７１３の特性を有するフィルタの位相特性である。線分７１４は、図７（ｂ）からわかるように、位相ゼロを境として、位相が進む周波数領域と位相が遅れる周波数領域とを有する。本実施形態では、線分７１３の特性を有するフィルタを位相補償フィルタ１７として用いる。

次に、図８を参照して、本実施形態における撮像装置１１の位相特性について説明する。図８は、撮像装置１１の位相特性を説明するボード線図であり、振動検出手段１５の出力からブレ補正手段１４ａの駆動までの合計した位相特性を示している。図８において、横軸は周波数、縦軸は位相をそれぞれ示す。図８において、太い破線の線分８１で表している位相特性は、図２乃至図５を参照して説明したような特性を有する。すなわち、位相ゼロになる周波数ω９（破線８２）よりも低周波側では演算フィルタ１６の影響で位相が進み、周波数ω９（破線８２）よりも高周波側ではブレ補正手段１４ａの応答遅れにより位相が遅れている。演算フィルタ１６に直列に位相補償フィルタ１７を接続すると、線分８１で示される位相特性に図７（ｂ）を参照して説明した位相補償フィルタ１７の細い破線の線分７１４で示される位相特性を加算することになる。このため、全体の位相は、線分８３で示される位相特性となる。線分８３で示される位相特性は、位相ゼロになる周波数が複数存在し、周波数ω１０（破線８４）、ω１１（破線８５）、ω１２（破線８６）は低周波から高周波まで分布する。

ここで、位相ゼロについて説明する。前述したように、撮像装置１１に加わるブレ波形に対する演算フィルタの位相進みと、駆動目標に対するブレ補正手段１４ａの位相遅れがあるため、低周波帯域および高周波帯域ではブレ補正精度が劣化する。位相がゼロになる周波数ω９（破線８２）、すなわち撮像装置１１に加わるブレ波形とブレ補正手段１４ａの駆動波形とが同位相になる周波数ポイント近傍のみで、高精度なブレ補正を行うことができる。一方、線分８３で示される位相特性においては、撮像装置１１に加わるブレ波形とブレ補正手段１４ａの駆動波形とが同位相になる周波数ポイントが複数回分散配置されており、それぞれの周波数近傍において高精度なブレ補正を行うことができる。

図９は、撮像装置１１の抑振率を説明するボード線図である。図９において、横軸は周波数、縦軸は抑振率をそれぞれ示し、縦軸は紙面下に向かうほど抑振率が大きくなり、防振性能が高いことを表す。

図８において線分８１で示される位相特性の場合の抑振率は、図９における線分９１で示される抑振特性となり、位相ゼロになる周波数ω９（破線８２）近傍で抑振率が大きくなる。一方、図８において線分８３で示される位相特性の場合、図９中の線分９２で示される抑振特性となり、周波数ω１０（破線８４）、ω１２（破線８６）近傍で抑振率が大きくなる。ここで位相ゼロになる周波数ω１１（破線８５）においては、抑振率が大きくなっていない。その理由は、周波数ω１１近傍では位相はゼロ（撮像装置に加わるブレ補正とブレ補正手段の駆動波形が同位相）であっても、撮像装置１１に加わるブレに対するブレ補正手段１４ａの駆動利得が異なるためである。しかし、線分９１で示される抑振特性に対して、線分９２で示される抑振特性は、周波数ω１０と周波数ω１２の２点で抑振率が大きくなっているため、その間の帯域における抑振率を十分大きくすることができる。

線分９１、線分９２の抑振特性を比較すると、周波数ω１３（破線９３）と周波数ω１４（破線９４）との間では、線分９１で示される抑振特性のほうが線分９２で示す抑振特性に対してブレ補正性能が高い。しかし、最終的に得られる画像情報では、知覚できないレベルまでブレ補正性能を高くすればよい。このため、それ以上のブレ補正性能を求めるよりも、線分９２で示される抑振特性のように抑振率が大きい周波数帯域を広くする方が好ましい。

このように、位相ゼロになる周波数ポイント（撮像装置１１に加わるブレ波形とブレ補正手段１４ａの駆動波形とが同位相になる周波数ポイント）を複数点分散配置させる位相補償フィルタ１７を演算フィルタ１６と直列に設ける。これにより、広い帯域で精度の高いブレ補正が可能になる。なお本実施形態では、図８および図９を参照して、位相ゼロとなる周波数ポイントが複数ある場合に高精度なブレ補正を行うことができることについて説明した。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、位相特性を表す曲線において、変曲点が複数設けられていれば、位相ゼロとなる周波数が複数なくてもよい。

図８中の太い一点鎖線の線分８３１は、線分８３で示される位相特性を表す曲線が位相プラス方向にオフセットした曲線である。線分８３１において、位相ゼロとなる周波数ポイントは周波数ω１２１（破線８６１）で表される１ヵ所のみである。線分８３１のような位相特性であっても、線分８１で示される位相特性に対しては、低周波側での位相進み量が少ないため、低周波側での抑振率も線分８１で示した場合よりも大きくなる。すなわち、位相特性を表す曲線において、変曲点が複数設けられた位相補償フィルタを演算フィルタと直列に設けることで、広い帯域で精度の高いブレ補正が可能になる。

以下、説明の簡略化のため、位相ゼロとなる周波数が複数ある場合について説明する。なお、図９における線分９２の抑振特性は手振れにおいて、低周波である周波数ω１０（破線８４）近傍で最もブレ補正性能が高くなる。このため、低周波手振れが支配的になる長秒時露光や、長秒時露光を多用する焦点距離ワイドの撮影条件に向いており、短秒時露光や短秒時露光を多用する焦点距離テレの撮影条件には不向きである。そこで、短秒時露光や短秒時露光を多用する焦点距離テレの撮影条件では、それに適した位相補償フィルタ１７を再構成して用いる。図１０は、位相特性を説明する別のボード線図である。図１１は、抑振率を説明する別のボード線図である。

具体的には、図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明したローパスフィルタや微分フィルタの折れ点周波数を高周波よりに移動させている。これにより、位相補償フィルタ１７の位相は、図１０中に線分１０１で示される位相特性のように、位相ゼロになる周波数ω１５（破線１０２）、ω１６（破線１０３）、ω１７（破線１０４）が図８中の線分８３で示される位相特性に比べて高周波側に分布する。特に、周波数ω１７（破線１０４）はより高周波に移動する。これによる抑振率の変化は、図１１中に線分１１１の抑振特性で示されるように、周波数ω１７（破線１０４）近傍で高いブレ補正性能が得られる。

ここで、位相ゼロ周波数ポイント（撮像装置１１に加わるブレ波形とブレ補正手段１４ａの駆動波形とが同位相になる周波数ポイント）ω１５（破線１０２）、ω１６（破線１０３）において、抑振率は大きくならない。これは、前述と同様に、位相がゼロであっても撮像装置１１に加わるブレに対するブレ補正手段１４ａの駆動利得が異なるためである。一方、位相ゼロになる周波数ω１７（破線１０４）では、撮像装置１１に加わるブレに対するブレ補正手段１４ａの駆動利得が等しくなるように調整されているため、大きな抑振率を得ることができる。このように、手振れの高周波側における抑振率を大きくすることにより、高周波の手振れが支配的になる短秒時の露光、または、短秒時の露光を多用する焦点距離テレの撮影条件におけるブレ補正性能を高めることができる。図８および図１０を参照して説明したように、撮影条件に基づいて位相補償フィルタ１７の特性を切り替えることで、図９および図１１を参照して説明したように撮影条件に適したブレ補正性能を得ることができる。

次に、図１２を参照して、撮影条件に応じた位相補償フィルタ１７の接続動作について説明する。図１２は、位相補償フィルタ１７の接続動作を示すフローチャートである。図１２の各ステップは、主に、カメラＣＰＵ１２により、または、カメラＣＰＵ１２の指示に基づいて撮像装置１１の各部により実行される。図１２のフローは、撮像装置１１におけるレリーズボタン１８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Ｓ１２０１において、カメラＣＰＵ１２は、振動検出手段１５を起動すると共に、振動検出手段１５からの信号を演算フィルタ１６で処理して駆動目標値を生成する。そしてカメラＣＰＵ１２は、生成された駆動目標値に基づいてブレ補正手段１４ａを駆動し、ブレ補正を開始する。続いてステップＳ１２０２において、カメラＣＰＵ１２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Ｓ１２０３に進む。一方、静止画露光の開始でない場合、ステップＳ１２０１に戻る。

ステップＳ１２０３において、カメラＣＰＵ１２は、ステップＳ１２０２の撮影操作の際に得られた撮影条件に基づいて、位相補償フィルタ１７の特性を構成し、演算フィルタ１６とブレ補正手段１４ａとの間に位相補償フィルタ１７を接続する。すなわちカメラＣＰＵ１２は、撮影条件に応じた位相補償フィルタ１７を接続する。そしてブレ補正手段１４ａは、位相補償フィルタ１７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Ｓ１２０４において、カメラＣＰＵ１２は、撮像装置１１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Ｓ１２０５において、カメラＣＰＵ１２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Ｓ１２０６に進む。ステップＳ１２０６において、カメラＣＰＵ１２は、演算フィルタ１６とブレ補正手段１４ａとの間に接続されている位相補償フィルタ１７を外す。すなわち、位相補償フィルタ１７を解除する。そしてカメラＣＰＵ１２は、演算フィルタ１６からの信号を直接、ブレ補正手段１４ａに接続する。

続いてステップＳ１２０７において、カメラＣＰＵ１２は、撮影が完了したか否かを判定する。撮影が完了した場合、本フローを終了する。一方、撮影が完了していない場合、ステップＳ１２０１に戻る。ステップＳ１２０７における撮影完了の判定は、例えば電源ボタンがユーザによって切られた場合など、連続して撮影を行うか否かの判定である。このように位相補償フィルタ１７は、静止画露光を行っている間のみ演算フィルタ１６に接続される。

前述したように、位相補償フィルタ１７を演算フィルタ１６に接続すると、撮影条件によっては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１１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１１の動きもブレ補正してしまい、撮像装置１１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、撮影条件が確定しており、かつパンニングやフレーミング変更が生じない静止画露光の間のみ位相補償フィルタ１７を演算フィルタ１６に接続する。すなわち位相補償フィルタ１７は、露光中である場合、演算フィルタ１６と接続され、露光中でない場合、演算フィルタ１６と接続されていない。これにより、静止画撮影中に低周波および高周波のブレ補正効果を向上させることができる。

前述したように、位相ゼロ（撮像装置１１に加わるブレ波形とブレ補正手段１４ａの駆動波形とが同位相）であっても、その周波数において撮像装置１１に加わるブレに対するブレ補正手段１４ａの駆動利得が同じでなければブレ補正性能は高くならない。そこで本実施形態において、好ましくは、位相補償フィルタ１７を接続した際に利得を揃える補正を行う。

次に、図１３を参照して、その補正により設定された補正値を製品出荷前に設定（防振敏感度を調整）する方法について説明する。図１３は、防振敏感度の調整動作の説明図である。図１３（ａ）に示されるように、撮像装置１１は加振台１３０１上に設置され、矢印１３０１ａの方向に所定の周波数（加振周波数ω０）で加振される。撮像装置１１は、点光源１３０２を被写体としている。ブレ補正を行わない場合、図１３（ｂ）に示されるように、撮像素子１４からは加振による点像軌跡が記録される。一方、ブレ補正が開始されると、理想的には図１３（ｃ）に示されるように点像１点に固定される。ただし、防振敏感度の調整が不十分である場合、図１３（ｄ）に示されるように、ブレ補正残りが記録される。そこで本実施形態では、ブレ補正残りの量を測定し、その量を低減する（好ましくはゼロにする）ように振動検出手段１５の感度（防振敏感度）を調整する。

次に、防振敏感度の調整における加振台１３０１の加振周波数ω０について説明する。ブレ補正の精度は、撮像装置１１に加わるブレ波形とブレ補正手段１４ａの駆動波形との位相差の影響が大きい。そこで、最も位相差の少ない（両者が同位相になる）周波数で防振敏感度を調整することにより、防振精度の追い込み調整を行うことができる。

図８において、線分８３で示される位相特性がゼロになる周波数ポイントは、ω１０（破線８４）、ω１１（破線８５）、ω１２（破線８６）の３点存在する。このうち最も低周波であるω１０（破線８４）を加振台１３０１の加振周波数ω０として加振して、図１３（ｂ）の画像が図１３（ｃ）の画像になるように、振動検出手段１５の感度を調整する。これにより、低周波のブレ補正性能を高くすることができる。

同様に、図１０において、線分１０１で示される位相特性がゼロになる周波数ポイントは、ω１５（破線１０２）、ω１６（破線１０３）、ω１７（破線１０４）の３点存在する。そのうち最も高周波であるω１７（破線１０４）を加振台１３０１の加振周波数ω０として加振して、図１３（ｂ）の画像が図１３（ｃ）の画像になるように振動検出手段１５の感度を調整する。これにより、高周波のブレ補正性能を高くすることができる。このように、撮影条件に応じた振動検出手段１５の調整結果をカメラＣＰＵ１２に記憶しておき、撮影条件に応じて振動検出手段１５の感度を変更することで、どのような撮影条件でもブレ補正性能を高くすることができる。

次に、図１４を参照して、防振敏感度の調整動作について説明する。図１４は、防振敏感度の調整動作を示すフローチャートである。図１４の各ステップは、主に、カメラＣＰＵ１２により実行される。

まずステップＳ１４０１において、不図示の加振手段を用いて、加振台１３０１を、図１３を参照して説明した周波数ω０で加振する。続いてステップＳ１４０２において、カメラＣＰＵ１２はブレ補正を開始する。このとき、撮像素子１４に記録される点像は、図１３（ｄ）に示されるブレ補正残りの軌跡を示す。続いてステップＳ１４０３において、カメラＣＰＵ１２は、図１３（ｄ）のブレ補正残り量が小さくなるように、すなわち図１３（ｃ）に示される画像になるように、振動検出手段１５の感度を変更する。

続いてステップＳ１４０４において、カメラＣＰＵ１２は、防振敏感度の調整結果により点像の軌跡が所定長さに納まったか否か、すなわちブレ残り量が所定量以下であるか否かを判定する。ブレ残り量が所定量以下になっていない場合、ステップＳ１４０３に戻り、カメラＣＰＵ１２は、再度、防振敏感度を調整する。一方、ブレ残り量が所定量以下になった場合、ステップＳ１４０５に進む。この工程により、ブレ補正精度を追い込むことができる。振動検出手段１５の感度が高すぎてブレ補正開始からブレを過補正している場合もある。このような場合、カメラＣＰＵ１２は、防振敏感度の変更前後のブレ残り量が増加したか減少したかを判定し、次の防振敏感度の変更に反映させる。続いてステップＳ１４０５において、カメラＣＰＵ１２は、防振敏感度の調整を終了する。

この調整を位相補償フィルタ１７の位相を線分８３で示される位相特性に設定した状態で、加振台１３０１を周波数ω１０で加振して調整する。その後、位相補償フィルタ１７の位相を線分１０１で示される位相特性に設定した状態で、加振台１３０１を周波数ω１７で加振して調整する。そして、各々の敏感度をカメラＣＰＵ１２に記憶する。なお、線分８３で示される位相特性のときの調整が完了した場合、線分１０１で示される位相特性のときの調整は、それらの差分を計算で求めることができる。このため、線分１０１で示される位相特性では調整を行わず、差分計算値をカメラＣＰＵ１２に記憶させてもよい。このように、位相補償フィルタ１７の特性変更に合わせて、撮像装置１１に加わるブレに対するブレ補正手段１４ａの駆動利得を変更する。これにより、撮影条件を変更した場合でも、撮影条件に応じて適したブレ補正が可能になる。

本実施形態において、撮像装置１１に加わるブレ波形と、振動検出手段１５からの信号とを撮像装置１１の演算フィルタ１６で積分する。そして、その信号に基づいてブレ補正手段１４ａを駆動した駆動波形を同位相にする周波数を複数設ける。このため本実施形態では、ローパスフィルタと微分フィルタとを用いる。ただし本実施形態は、ローパスフィルタや微分フィルタに限定されるものではなく、ノッチフィルタや次数が多くＱ値の大きいフィルタを重ねて用いてもよい。

次に、図１５および図１６を参照して、ノッチフィルタを備えた位相補償フィルタについて説明する。図１５および図１６はそれぞれ、ノッチフィルタを備えた位相補償フィルタの位相特性（線分１５１）、および、抑振特性（線分１６１）である。図１５において、横軸は周波数、縦軸は位相をそれぞれ示す。図１６において、横軸は周波数、縦軸は抑振率をそれぞれ示す。この特性は、ノッチフィルタを５つ異なる周波数に配置した例であり、それぞれのノッチフィルタの減衰係数も変更している。図１５に示されるように、位相がゼロになる周波数ポイントが８か所存在する。これにより、図１６に示されるように、抑振率の大きな帯域を広くすることができる。

本実施形態によれば、位相補償フィルタ１７として互いの位相を相殺させる直列配置の複数のフィルタをブレ帯域内に設けることで、精度の高い信号処理を実現することができる。

このように本実施形態において、制御装置（撮像装置１１）は、演算フィルタ１６、ブレ補正手段１４ａ、および、位相補償フィルタ１７を有する。演算フィルタは、振動検出手段１５からの信号のうち所定の周波数（ω１）以上の信号を積分する。ブレ補正手段は、演算フィルタからの信号に基づいてブレ補正を行う。位相補償フィルタは、演算フィルタに直列接続されている。また位相補償フィルタは、ブレ補正手段を駆動する際の位相特性を表す曲線が周波数軸に沿って複数回同位相になる（図８のω１０、ω１１、ω１２など）ように、またはブレ補正手段を駆動する際の位相特性を表す曲線が複数の変曲点を持つように構成されている。位相補償フィルタの特性は、撮影条件に基づいて切り替えられる。

好ましくは、位相補償フィルタの位相特性において複数回同位相となる周波数帯域または複数の変曲点を有する周波数帯域は、所定の周波数（ω１）とブレ補正手段の固有周波数（ω２）との間に設けられている。また好ましくは、装置（例えば、撮像装置１１）に加わるブレに対するブレ補正手段の駆動利得は、位相補償フィルタの特性に基づいて変更される。また好ましくは、位相補償フィルタは、ローパスフィルタ、微分フィルタ、または、ノッチフィルタの少なくとも一つである。また好ましくは、撮影条件は、撮像光学系の焦点距離または露光時間（シャッタスピード）である。

なお本実施形態において、制御装置はカメラボディ（撮像装置本体）１１ａに設けられており、ブレ補正手段は、撮像素子１４を駆動してブレ補正を行うが、これに限定されるものではない。制御装置を交換レンズ（レンズ装置）１１ｂに設け、ブレ補正手段を、撮像光学系の一部を構成するレンズ（防振レンズ）を駆動してブレ補正を行うように構成してもよい。

本実施形態によれば、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。

１１ 撮像装置（制御装置）
１４ａ ブレ補正手段
１６ 演算フィルタ
１７ 位相補償フィルタ

Claims (11)

1. 振動検出手段からの信号のうち所定の周波数以上の信号を積分する演算フィルタと、
   前記演算フィルタからの信号に基づいてブレ補正を行うブレ補正手段と、
   前記演算フィルタに直列接続された位相補償フィルタと、を有し、
   前記位相補償フィルタは、前記ブレ補正手段を駆動する際の位相特性を表す曲線が周波数軸に沿って複数回同位相になるように構成されており、
   前記位相補償フィルタの特性は、撮影条件に基づいて切り替えられることを特徴とする制御装置。
2. 振動検出手段からの信号のうち所定の周波数以上の信号を積分する演算フィルタと、
   前記演算フィルタからの信号に基づいてブレ補正を行うブレ補正手段と、
   前記演算フィルタに直列接続された位相補償フィルタと、を有し、
   前記位相補償フィルタは、前記ブレ補正手段を駆動する際の位相特性を表す曲線が複数の変曲点を持つように構成されており、
   前記位相補償フィルタの特性は、撮影条件に基づいて切り替えられることを特徴とする制御装置。
3. 前記位相補償フィルタの前記位相特性において複数回同位相となる周波数帯域は、前記所定の周波数と前記ブレ補正手段の固有周波数との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 前記位相補償フィルタの位相特性において前記複数の変曲点を有する周波数帯域は、前記所定の周波数と前記ブレ補正手段の固有周波数との間に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
5. 装置に加わるブレに対する前記ブレ補正手段の駆動利得は、前記位相補償フィルタの特性に基づいて変更されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記位相補償フィルタは、ローパスフィルタ、微分フィルタ、または、ノッチフィルタの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 前記撮影条件は、撮像光学系の焦点距離または露光時間であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 前記位相補償フィルタは、前記演算フィルタと前記ブレ補正手段との間に接続されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 前記位相補償フィルタは、
   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８のいずれか一項に記載の制御装置。
10. 撮像素子と、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載の制御装置と、を有し、
    前記ブレ補正手段は、前記撮像素子を駆動して前記ブレ補正を行うことを特徴とする撮像装置。
11. 撮像光学系と、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載の制御装置と、を有し、
    前記ブレ補正手段は、前記撮像光学系の一部を構成するレンズを駆動して前記ブレ補正を行うことを特徴とするレンズ装置。