JP3575989B2 - 画像動き補正装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置の手振れ補正を行う画像動き補正装置に関し、特に撮像光学系の焦点距離に係わらず安定な手振れ補正を行うものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、民生用ビデオカメラ（以下、ビデオムービー又は撮像装置という）の小型化、軽量化、光学ズームの高倍率化が進み、その使い勝手が格段に向上した。このため、一般使用者にとってビデオムービーはごく普通の機器の一つとなっている。しかしその反面、小型化、軽量化、光学ズームの高倍率化は、撮影に習熟していないビデオムービーの使用者にとっては、撮影時に手振れが生じると、画面が安定しなくなるという原因になっていた。よって、このようなトラブルを少なくするため、画像動き補正装置を搭載するビデオムービーが多く開発され、既に商品化されている。
【０００３】
撮像装置の画像動き補正装置としては、例えば特開平５−６６４５０号公報では、変倍光学群又は焦点調節群を有する結像光学系に対して、その光軸を偏芯又は傾動させる補正光学機構を設けたものが提案がなされている。この補正光学機構では、図１６に示すような第１〜第４のレンズ群２１１〜２１４からなる結像光学系において、その一部のレンズを例えば図１７に示すようなスライド軸２１５，２１６を介して光軸に垂直な上下左右方向に移動可能にする機構が組み込まれている。そしてコイルとマグネットによる電磁アクチェータを駆動することにより、結像光学系の光軸を偏芯させたり、傾動させている。
【０００４】
このような従来例の構成では、撮影時の手振れに応じて電磁アクチェータを駆動し、スライド軸２１５，２１６をガイドとしてスライド部分を移動させる。こうすると、撮像装置の手振れによる画像の乱れを補正することができる。更に上記の補正光学機構では、結像光学系の振れ角変位θ、補正光学系の変位量ｄＬ、及び像移動量（変位量）ｄＩＭの関係が説明されている。これによると、撮像光学系の焦点距離をｆとし、撮影倍率をβとすると、結像光学系が前側主点を中心にθ［ｒａｄ］ の角度振れを生じたときの像移動量をｄＩＭとすると、ｄＩＭは次の（１）式のようになる。
ｄＩＭ＝ｆ（１＋β）・θ ・・・（１）
一方、補正光学系の変位量ｄＬに対する像の変位量ｄＩＭの比を偏芯敏感度Ｓｄと呼ぶと、ｄＩＭは次の（２）式で表現できる。
ｄＩＭ＝Ｓｄ・ｄＬ ・・・（２）
そして偏芯敏感度Ｓｄは焦点距離ｆと撮影倍率βの関数なので、Ｓｄを次の（３）式で表現する。
Ｓｄ＝Ｓｄ（ｆ，β） ・・・（３）
（１）式〜（３）式を用いて振れ角変位θを表すと、次の（４）式のようになる。
θ＝｛Ｓｄ（ｆ，β）・ｄＬ｝／｛ｆ・（１＋β）｝ ・・・（４）
【０００５】
（４）式において、ズーミング又はフォーカシングにより「ｆ」、「（１＋β）」、「Ｓｄ（ｆ，β）」の値は変化する。一般にズーミングによるＳｄ（ｆ，β）の変化は、焦点距離ｆの変化率より小さいため、振れ補正範囲がテレ端（望遠端）よりワイド端（広角端）で大きくなる。
【０００６】
そのために、補正光学系のレンズの移動量が一定でも、結像光学系の焦点距離に応じて振れ補正可能角度が変わる。例えば望遠側に対し、広角側の方が振れ補正可能角度が大きくなる。また焦点距離により像振れ補正範囲を制限し、広角側での補正範囲が大きくなりすぎないようにしたり、振れ補正範囲が収差の大きな部分までも含まないような工夫がなされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては以下のような問題点が存在する。即ち、撮影時の手振れによる撮像装置の振れ角は、撮像光学系の焦点距離によらないため、振れ補正に必要な補正角度も撮像光学系の焦点距離に関わらず、その必要補正角度はほぼ一定となる。そこで、撮像光学系の焦点距離に応じて振れ補正可能角度が変わるということは、撮像光学系の広角端から望遠端までのすべてのズーム倍率範囲内で同等程度の補正角度を保とうとした場合、振れ補正用レンズ移動量を焦点距離に応じて変化させる必要があり、その移動量は広角端ほど小さくしなければならない。言い換えれば、広角端ではレンズを小さな振幅で移動させることが必要となる。
【０００８】
広角端近傍ではレンズ移動量が望遠端に比べ小さくなるため、上記の例のようにレンズ移動をスライド軸上で行う場合、スライド軸と軸受との摺動負荷や、アクチェータに電力を供給するための配線による配線負荷の影響を受けやすくなる。このような負荷の影響の増大は、機構部の動作特性を悪化させる方向に働く。よって上記の例のような構成においては、機構部の動作特性の悪化から、焦点距離が短い広角端近傍で振れ補正性能が劣化する恐れがあった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、振れ補正のためのレンズ移動量が撮像光学系の焦点距離に依存し、且つその焦点距離が短いほどレンズ移動量が小さくなるような振れ補正光学系を有する振れ補正装置において、レンズ移動量が小さい場合でも、精度よく振れ補正を行うことができる画像動き補正装置を実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本願の請求項１の発明は、手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、前記撮像装置に設けられ、少なくとも変倍部又は焦点調節部を含む複数のレンズ群を有し、被写体を撮像面に結像する撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正するため、前記撮像光学系において前記変倍部に対し撮像面側に配置された補正光学系を、光軸と直交する面内で移動することにより撮像光の光軸を制御する動き補正手段と、前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段に対して制御信号を発生する制御信号発生手段と、を具備し、前記制御信号発生手段は、前記動き検出手段の出力に含まれる低周波成分を除去する高域通過フィルタ処理を有し、前記焦点距離検出手段で検出された焦点距離に基づき、前記高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を変えることで前記制御信号発生手段の応答特性を変化させることを特徴とするものである。
【００１１】
本願の請求項２の発明は、請求項１の画像動き補正装置において、前記制御信号発生手段は、前記焦点距離が長いほど前記高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を高く設定し、前記焦点距離が短いほど前記高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を低く設定することを特徴とするものである。
【００１２】
本願の請求項３の発明は、手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、前記撮像装置に設けられ、少なくとも変倍部又は焦点調節部を含む複数のレンズ群を有し、被写体を撮像面に結像する撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正するため、前記撮像光学系において前記変倍部に対し撮像面側に配置された補正光学系を、光軸と直交する面内で移動することにより撮像光の光軸を制御する動き補正手段と、前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段に対して制御信号を発生する制御信号発生手段と、を具備し、前記制御信号発生手段は、前記動き検出手段の出力に含まれる高周波成分を除去する低域通過フィルタ処理を有し、前記焦点距離検出手段で検出された焦点距離に基づき、前記低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を変えることで前記制御信号発生手段の応答特性を変化させることを特徴とするものである。
【００１３】
本願の請求項４の発明は、請求項３の画像動き補正装置において、前記制御信号発生手段は、前記焦点距離が長いほど前記低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を高く設定し、前記焦点距離が短いほど前記低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を低く設定することを特徴とするものである。
【００１４】
本願の請求項５の発明は、手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、前記撮像装置に設けられ、少なくとも変倍部又は焦点調節部を含む複数のレンズ群を有し、被写体を撮像面に結像する撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正するため、前記撮像光学系において前記変倍部に対し撮像面側に配置された補正光学系を、光軸と直交する面内で移動することにより撮像光の光軸を制御する動き補正手段と、前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段に対して制御信号を発生する制御信号発生手段と、を具備し、前記制御信号発生手段は、前記動き検出手段の出力に積分処理を施す積分手段を有し、前記焦点距離に基づき前記積分手段の時定数を変えることで前記制御信号発生手段の応答特性を変化させることを特徴とするものである。
【００１５】
本願の請求項６の発明は、請求項５の画像動き補正装置において、前記制御信号発生手段は、前記焦点距離が短いほど前記積分処理の時定数を小さく設定し、前記焦点距離が長いほど前記積分処理の時定数を大きく設定することを特徴とするものである。
【００１６】
本願の請求項７の発明は、手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、前記撮像装置に設けられ、少なくとも変倍部又は焦点調節部を含む複数のレンズ群を有し、被写体を撮像面に結像する撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正するため、前記撮像光学系において前記変倍部に対し撮像面側に配置された補正光学系を、光軸と直交する面内で移動することにより撮像光の光軸を制御する動き補正手段と、前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段に対して制御信号を発生する制御信号発生手段と、を具備し、前記制御信号発生手段は、前記動き検出手段の出力の位相遅れを補償する位相補償フィルタ処理を有し、前記焦点距離検出手段で検出された焦点距離に基づき、前記位相補償フィルタ処理の位相特性を変えることで前記制御信号発生手段の応答特性を変化させることを特徴とするものである。
【００１７】
本願の請求項８の発明は、請求項７記載の画像動き補正装置において、前記制御信号発生手段は、前記焦点距離が短いほど前記位相補償フィルタ処理により位相を進ませる周波数域を低く設定することを特徴とするものである。
【００２３】
本願の請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか一項記載の画像動き補正装置において、前記動き検出手段は、前記撮像装置自体の角速度を検出する角速度センサであることを特徴とするものである。
【００２４】
本願の請求項１０の発明は、請求項１〜８のいずれか一項記載の画像動き補正装置において、前記動き検出手段は、撮影画像から画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段であることを特徴とするものである。
【００２５】
本願の請求項１１の発明は、請求項１〜８のいずれか一項記載の画像動き補正装置において、前記制御信号発生手段は、所定のプログラムにより一連の信号処理を実行するマイクロコンピュータであることを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における画像動き補正装置について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施の形態の画像動き補正装置の全体構成を示すブロック図である。同図において撮像光学系１は、４つのレンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４からなる撮像光学系であり、レンズ群Ｌ２が光軸方向に移動することで変倍動作（ズーミング）を行い、レンズ群Ｌ４が光軸方向に移動することで合焦動作（フォーカシング）を行う。またレンズ群Ｌ３は、レンズ群Ｌ２よりも像面側に配置された２つのレンズ群Ｌ３１、Ｌ３２からなる。補正光学系であるレンズ群Ｌ３２が、光軸に直交する面内で移動することで、光軸を偏芯させ、画像の動きを補正する働きをする。なお、本実施の形態１における補正光学系は、図１６に示した従来例の構成と同様に、補正光学系のレンズ移動量が一定でも、撮像光学系１の焦点距離に応じて振れ補正角度が変化するものとする。
【００２７】
Ｌ３２レンズ群駆動制御手段２は、振れ補正用レンズであるレンズ群Ｌ３２を駆動及び制御する制御手段であり、撮像光学系１の光軸に直交する平面内で、レンズ群Ｌ３２を上下左右に移動させる。移動量検出手段３はレンズ群Ｌ３２の実際の移動量を検出する検出手段であり、Ｌ３２レンズ群駆動制御手段２と共にレンズ群Ｌ３２を駆動制御するための帰還制御ループを形成している。このようにレンズ群Ｌ３２とＬ３２レンズ群駆動制御手段２とは、撮像光の光軸を制御する動き補正手段を構成している。
【００２８】
撮像光学系駆動制御手段４は、撮像光学系１中のレンズ群Ｌ２、Ｌ４を駆動制御し、ズーミング及び合焦動作を行うと共に、撮像光学系１の焦点距離情報を出力する焦点距離検出手段の機能も有している。Ａ／Ｄ変換手段５は、撮像光学系駆動制御手段４から出力される撮像光学系１の焦点距離情報をデジタル信号に変換し、マイクロコンピュータ１５に与える変換手段である。
【００２９】
固体撮像素子６は、撮像光学系１を介して入射する映像を電気信号に変換する撮像素子である。アナログ信号処理手段７は、固体撮像素子６により得られた映像信号に対し、ガンマ処理等のアナログ信号処理を施す処理手段である。Ａ／Ｄ変換手段８は、アナログ信号処理手段７から出力されたアナログの映像信号をデジタルの映像信号に変換する変換手段である。デジタル信号処理手段９は、Ａ／Ｄ変換手段８によりデジタル信号に変換された映像信号に対して、ノイズ除去や輪郭強調等のデジタル信号処理を施す信号処理手段である。
【００３０】
角速度センサ１０は、撮像光学系１を含む撮像装置自体の動きを検出するためのセンサであり、撮像装置が静止している状態での出力を基準に、撮像装置の動きの方向により正負両方向の角速度信号を出力する。角速度センサ１０は、ヨーイング及びピッチングの２方向の動きを検出するセンサであり、２組設けられている。図１では１方向分のみを図示する。このように角速度センサ１０は、手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段の機能を有している。
【００３１】
ＨＰＦ１１は角速度センサ１０の出力に含まれる不要帯域成分中の直流ドリフト成分を除去する高域通過フィルタである。ＬＰＦ１２は角速度センサ１０の出力に含まれる不要帯域成分中のセンサの共振周波数成分や、ノイズ成分を除去する低域通過フィルタである。アンプ１３は、角速度センサ１０の出力の信号レベルの調整を行う回路である。Ａ／Ｄ変換手段１４はアンプ１３の出力信号をデジタル信号に変換する変換手段であり、その出力はマイクロコンピュータ１５に与えられる。
【００３２】
マイクロコンピュ−タ１５は、Ａ／Ｄ変換手段１４を介して取り込んだ角速度センサ１０の出力信号に対し、フィルタリング、積分処理、位相補償、ゲイン調整、クリップ処理等を施し、動き補正に必要なレンズ群Ｌ３２の駆動制御量（以下、制御信号という）を求める制御信号発生手段である。この制御信号はＤ／Ａ変換手段１６を介してＬ３２レンズ群駆動制御手段２に出力される。Ｌ３２レンズ群駆動制御手段２は制御信号に基づきレンズ群Ｌ３２を駆動することで、画像の動きを補正する。固体撮像素子駆動制御手段１７は固体撮像素子６を駆動及び制御するための制御手段である。
【００３３】
図２は、レンズ群Ｌ３２を撮像光学系１内で光軸に直交する方向に駆動制御する振れ補正光学機構の一例を示した斜視図である。本図において、レンズ群２１は、振れ補正用レンズとして動作するレンズ群Ｌ３２である。主軸２２、２３は、レンズ群２１を含む可動部分を夫々ピッチ方向及びヨー方向に移動させるためのスライド軸である。回り止め２４は、レンズ群２１の片方をピッチ方向に摺動自在に保持すると共に、レンズ群２１の回転を防止する軸である。マグネット２５はヨーク２７と共に磁気回路を構成し、コイル２９に対して磁束を与え、ピッチ方向に電磁力を与える作用をする。同様に、マグネット２６はヨーク２８と共に磁気回路を構成し、コイル３０に対して磁束を与え、ヨー方向に電磁力を与える作用をする。マグネット２５，２６、ヨーク２７，２８、コイル２９，３０は、可動部を駆動する電磁アクチェータを構成している。
【００３４】
ＰＳＤ３１、３２は投光ビームの位置を検出する半導体位置検出素子である。ＬＥＤ３３、３４は光りビームをＰＳＤに投光する赤外発光ダイオードである。ＰＳＤ３１とＬＥＤ３３は、可動部のピッチ方向の位置検出を行い、図１の移動量検出手段３の機能を有している。同様にＰＳＤ３２とＬＥＤ３４は、可動部のヨー方向の位置検出をする移動量検出手段の機能を有している。
【００３５】
以上のように構成された画像動き補正装置の動作について説明する。図３はマイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムのフローチャートである。図示しない手振れ補正スイッチをオンにすると、図３に示した一連の処理が開始される。なお、１回の処理ループはマイクロコンピュータ１５に内蔵されたタイマーにより一定周期で割り込みがかけられ、その割り込み毎、例えば１ｍｓｅｃ毎にループ処理が実行されるものとする。
【００３６】
まず手振れ補正スイッチがオンになると、ステップ１０１においてフィルタリング、積分処理、位相補償、ゲイン調整、クリップ処理で用いる設定値を初期値に設定する。尚、マイクロコンピュータ１５のフィルタリングとは、低域遮断処理（以下、ＨＰＦ処理という）と、高域遮断処理（以下、ＬＰＦ処理という）を意味し、その伝達関数が撮像光学系１の焦点距離に応じて設定されることが図１のＨＰＦ１１とＬＰＦ１２の機能と異なる。即ち、ステップ１０１では、ＨＰＦ処理とＬＰＦ処理に対して夫々のカットオフ周波数を初期値に設定し、積分定数、位相補償帯域、ゲイン、クリップ値を初期値に設定する。
【００３７】
タイマーによる割り込みがかかると、まずステップ１０２により角速度センサ１０の出力、つまり撮像装置の動きを角速度としてマイクロコンピュータ１５が取り込む。この際、Ａ／Ｄ変換手段１４が角速度センサ１０の出力をデジタル信号に変換する周期は、マイクロコンピュータ１５の１回の処理周期に同期させる。続いてステップ１０３においては、撮像光学系駆動制御手段４により撮像光学系１の焦点距離を検出する。ステップ１０４では、ステップ１０３で検出された焦点距離に応じてステップ１０５で用いるＨＰＦ処理のカットオフ周波数を決定する。
【００３８】
ステップ１０５では、角速度センサ１０の出力に対してＨＰＦ処理により帯域制限を行う。本ステップのＨＰＦ処理は、角速度センサ１０の出力に含まれる温度ドリフトのような低周波の不要信号成分を除去するものである。このＨＰＦ処理における伝達関数は、（１−Ｚ−１）／（１−ａ・Ｚ−１）で表される１次フィルタの特性を有している。ステップ１０１又はステップ１０４で設定されたカットオフ周波数に応じて、このフィルタ係数ａ（０＜ａ＜１）を変更し、フィルタの通過帯域（カットオフ周波数）を変える。
【００３９】
ステップ１０６では、ステップ１０５による低域除去後の角速度センサ１０の出力に対し、ＬＰＦ処理により帯域制限を行う。本ステップのＬＰＦ処理は、角速度センサ１０の出力に含まれる高周波ノイズのような不要信号成分を除去するものである。このＬＰＦ処理における伝達関数は、（１＋Ｚ−１）／（１−ｂ・Ｚ−１）で表される１次フィルタの特性を有している。ステップ１０１で設定されたカットオフ周波数に応じて、このフィルタ係数ｂ（０＜ｂ＜１）を変更し、フィルタの通過帯域（カットオフ周波数）を変える。
【００４０】
ステップ１０７では、ステップ１０６によるフィルタリング後の角速度センサ１０の出力に対して積分処理を行い、角速度から角度を求める。本ステップの処理における伝達関数は、１／（１−Ｋ・Ｚ−１）の特性を有するものとする。尚、Ｋは積分定数であり、０＜Ｋ＜１とする。この積分定数Ｋの値を変更することで、積分処理の時定数を操作することができる。
【００４１】
ステップ１０８では、ステップ１０７を経た信号の位相特性を改善する。この処理は、角速度センサ１０の出力に対して、ＨＰＦ１１、ＬＰＦ１２、ステップ１０５及びステップ１０６による各種フィルタリング処理による信号の位相変化を新たに調整するためのものである。ここでの位相補償は、伝達関数が（ｃ−ｄ・Ｚ−１）／（ｅ−ｇ・Ｚ−１）の特性を用いたものであり、係数ｃ、ｄ、ｅ、ｇを変更することで、位相補償帯域を変更できる。
【００４２】
ステップ１０９では、ステップ１０７で角速度センサ１０の出力から求められた撮像装置の動きの角度情報に対してゲイン調整を行う。ステップ１１０では、マイクロコンピュータ１５からＬ３２レンズ群駆動制御手段２に送られる制御信号が、レンズ群Ｌ３２による動き補正範囲を超える補正量を指示することがないようにクリップ処理を行う。クリップ処理後のデータはＤ／Ａ変換手段１６によりアナログ信号に変換され、Ｌ３２レンズ群駆動制御手段２に出力される。
【００４３】
以上のような信号処理において、角速度センサによる角速度検出とレンズ群Ｌ３２の駆動制御等の一連の動作は、水平及び垂直の両方向に対してなされるが、水平及び垂直両方向ともその内容は同一である。
【００４４】
前述したように撮影時の手振れによる撮像装置の振れ角は、撮像光学系１の焦点距離には依存しない。よって振れ補正時の補正角度は撮像光学系１の焦点距離に関係せず、その必要補正角度はほぼ一定となる。しかし、振れ補正用レンズ（レンズ群Ｌ３２）のレンズ移動量に対する振れ補正可能角度が焦点距離に応じて変わるため、撮像光学系１の広角端から望遠端までのすべてのズーム倍率範囲内で同等程度の補正角度を保とうとした場合、振れ補正用レンズ（Ｌ３２）の移動量を、撮像光学系の焦点距離に応じて変化させる必要がある。その移動量は広角端ほど小さくしなければならない。つまり撮像光学系１の焦点距離が望遠端で、ある一定の補正角度を確保するためのレンズ群Ｌ３２の移動量をＤｔとすると、撮像光学系１を広角側に移動した場合、同じ補正角度を得るために必要なレンズ群Ｌ３２の移動量はＤｔよりも小さくなる。この場合のレンズ群Ｌ３２を移動させる機構部は、スライド軸と軸受けとの摩擦、及び電磁アクチェータのコイル等の配線の負荷の影響が大きくなり、制御特性が劣化する。具体的には周波数特性上で、負荷による機構部の位相遅れが顕著となる。これにより手振れ抑圧性能が劣化する。
【００４５】
図４及び図５は、図２に示した構成でスライド機構による可動部の移動振幅を変えて周波数特性（閉ループ特性）を測定した例である。図４は移動振幅を±１ｍｍ程度とし、図５は移動振幅を０．１ｍｍ程度として測定したものである。移動振幅が小さい場合、図５に示されるように１０Ｈｚで約１０°程度の位相遅れが発生することが判る。
【００４６】
そこで、撮像光学系１の焦点距離が短く、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に現れる機構部の位相遅れを補償するために、マイクロコンピュータ１５は信号処理に際して発生する位相遅れ要因を減じ、系全体での位相特性を改善する。このような機構部で発生する位相遅れ分を補償するための措置として、角速度センサ１０の出力に対し、ＨＰＦ処理のカットオフ周波数を焦点距離に応じて変更するのである。このことについて以下に詳細を説明する。
【００４７】
マイクロコンピュータ１５は、その内部に撮像光学系１の焦点距離とＨＰＦ処理のカットオフ周波数の関係を規定する関係式又はテーブルを有している。この関係式又はテ−ブルにより焦点距離から最適なＨＰＦ処理のカットオフ周波数を決定する。そして初期値に設定されていたＨＰＦ処理のカットオフ周波数の設定値を、新たに決定された値に変更する。この場合に焦点距離が短いほど、機構部で発生する位相遅れ分が大きくなるため、機構部の位相遅れを解消するようにＨＰＦ処理のカットオフ周波数を変更する。例えば手振れの補正の場合、補正すべき振れの周波数はせいぜい２０Ｈｚ以下であるため、２０Ｈｚ以下での位相進み分が増大するようにＨＰＦ処理のカットオフ周波数を変更する。マイクロコンピュータ１５には、設定されたカットオフ周波数とフィルタ係数ａとの関係を規定する関係式又はテーブルが設けられているので、この関係式又はテーブルに則り、カットオフ周波数からフィルタ係数ａを決定し、角速度センサ１０の出力に対し帯域制限を行う。
【００４８】
図６は、図３に示したステップ１０４におけるカットオフ周波数決定方法の一例を示す説明図である。同図に示した例では、焦点距離の最小値（最広角側：fmin）から、予め決定しておいた焦点距離f1までは、ステップ１０５のＨＰＦ処理のカットオフ周波数をfch2にし、焦点距離f2から焦点距離の最大値（最望遠側：fmax）まではカットオフ周波数をfch1にし、f1からf2まではカットオフ周波数を連続的に変化させるようにしたものである。
【００４９】
このように撮像光学系１の焦点距離に合わせてステップ１０５のＨＰＦ処理のカットオフ周波数を変更することで、機構部の負荷の影響がもとで増大する系全体の位相遅れを低減し、動き補正特性を改善することができる。
【００５０】
なお、図６においてｆ１＝ｆｍｉｎ 、ｆ２＝ｆｍａｘ とする方法や、ｆ１＝ｆ２ としてカットオフ周波数を２値に限定する方法や、多段階でカットオフ周波数を変更する方法も考えられる。また図７に示すように非線形にカットオフ周波数を変更する例も考えられる。
【００５１】
以上のように本実施の形態１では、角速度センサ１０の出力に含まれる低周波成分を除去するＨＰＦ処理を設け、撮像光学系１の焦点距離に応じてこのＨＰＦ処理のカットオフ周波数を変えることで、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合の位相遅れを低減することができる。こうして動き補正特性を改善し、焦点距離によらず良好な手振れ補正を実現することができた。
【００５２】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２における画像動き補正装置について説明する。本実施の形態の画像動き補正装置は、実施の形態１に対してマイクロコンピュータ１５内での一部の処理内容のみが異なるものである。このため画像動き補正装置の動作として、マイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムについて図８を用いて説明する。尚、実施の形態１と同様の処理内容部分に関しては図１と同一のステップ番号を付し、それらのステップの動作説明は省略する。
【００５３】
図８において、マイクロコンピュータ１５内蔵のタイマーによる割り込み毎に、ループ処理が実行されるものとする。ステップ２０４では、ステップ１０３における焦点距離の検出結果に基づき、ステップ１０６の低域通過フィルタ処理（ＬＰＦ処理）で用いるカットオフ周波数を決める。ステップ１０６では、ステップ２０４において決められたカットオフ周波数のＬＰＦ処理に基づいて、角速度センサ１０の出力に対して帯域制限を行う。
【００５４】
ここでステップ２０４を中心とする動作を詳細に説明する。マイクロコンピュータ１５は、その内部に撮像光学系１の焦点距離とカットオフ周波数との関係を規定する関係式又はテ−ブルを有している。この関係式又はテ−ブルを用いて、撮像光学系１の焦点距離から最適なカットオフ周波数を決定する。そして、ステップ１０１で初期値に設定されていたカットオフ周波数の設定値を、本ステップで決定された値に変更する。この場合、焦点距離が短いほど機構部で発生する位相遅れ分が大きくなるため、ＬＰＦ処理による位相変化が機構部の位相遅れを解消するようにカットオフ周波数を変更する。例えば手振れの補正の場合、補正すべき振れの周波数はせいぜい２０Ｈｚ以下であるため、２０Ｈｚ以下での位相遅れ分が低減するようにＬＰＦ処理のカットオフ周波数を変更する。ステップ１０６では、設定されたカットオフ周波数とフィルタ係数ｂとの関係を規定する関係式又はテーブルを用いて、カットオフ周波数からｂを決定し、帯域制限を行う。
【００５５】
図９は、図８に示したステップ２０４におけるカットオフ周波数決定方法の一例を示す説明図である。同図に示した例では、焦点距離の最小値（最広角側：fmin）から、予め決定しておいた焦点距離f1までは、ステップ１０６のＬＰＦ処理のカットオフ周波数をfcl1にし、焦点距離f2から焦点距離の最大値（最望遠側：fmax）までは、カットオフ周波数をfcl2にし、f1からf2まではカットオフ周波数を連続的に変化させるようにしたものである。このように撮像光学系１の焦点距離に合わせてＬＰＦ処理のカットオフ周波数を変更することで、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合の位相遅れを低減し、動き補正特性を改善することができる。
【００５６】
尚、図９においてｆ１＝ｆｍｉｎ 、ｆ２＝ｆｍａｘ とする方法や、ｆ１＝ｆ２ としてカットオフ周波数を２値に限定する方法や、多段階でカットオフ周波数を変更する方法も考えられる。また図７と同様に非線形にカットオフ周波数を変更する例も考えられる。
【００５７】
以上のように、本実施の形態では、マイクロコンピュータ１５が、角速度センサ１０の出力に含まれる高周波成分を除去する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）処理の機能を有し、撮像光学系１の焦点距離に応じてこのＬＰＦ処理のカットオフ周波数を変えることで、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に生じる位相遅れを低減することができる。こうして動き補正特性を改善し、焦点距離によらず良好な手振れ補正を実現することができる。
【００５８】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３における画像動き補正装置について説明する。本実施の形態の画像動き補正装置は、実施の形態１又は２に対してマイクロコンピュータ１５内での一部の処理内容のみが異なるものである。このため画像動き補正装置の動作として、マイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムについて図１０を用いて説明する。なお、実施の形態１又は２と同様の処理に関しては図１と同一のステップ番号を付し、それらのステップの動作説明は省略する。
【００５９】
図１０は、マイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムのフローチャートの一例である。図１０に示した処理もマイクロコンピュータ１５内蔵のタイマーによる割り込み毎に、ループ処理が実行されるものとする。ステップ３０４では、ステップ１０３における焦点距離の検出結果に基づきステップ１０７の積分処理（積分フィルタ）の積分定数Ｋを決定する。ステップ１０７では、ステップ３０４において決められた積分定数Ｋにより積分処理を行う。
【００６０】
ステップ３０４での処理を中心に、以下にその詳細を説明する。マイクロコンピュータ１５は、その内部に撮像光学系１の焦点距離と積分定数Ｋとの関係を規定する関係式又はテ−ブルを有している。この関係式又はテ−ブルを用いて撮像光学系１の焦点距離から積分定数Ｋを決定する。そしてステップ１０１で初期値に設定されていた積分定数Ｋの設定値を、本ステップで決定された値に変更する。この場合、焦点距離が短いほど機構部で発生する位相遅れ分が大きくなるため、積分処理による位相変化が機構部の位相遅れを補償するように積分定数を変更する。例えば手振れの補正の場合、補正すべき振れの周波数はせいぜい２０Ｈｚ以下であるため、２０Ｈｚ以下での位相遅れ分が低減するように積分処理の積分定数（時定数）を変更する。
【００６１】
図１１は、図１０に示したステップ３０４における積分定数Ｋの決定方法の一例を示す説明図である。同図に示した例では、焦点距離の最小値（最広角側：ｆｍｉｎ）から予め決定しておいた焦点距離ｆ１までは、ステップ１０７の積分処理の積分定数をＫ２にし、焦点距離ｆ２から焦点距離の最大値（最望遠側：ｆｍａｘ）までは積分定数をＫ１にし、ｆ１からｆ２までは積分定数を連続的に変化させるようにしたものである。
【００６２】
このように撮像光学系１の焦点距離に合わせて、積分処理において用いる積分定数を変更することで、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に生じる位相遅れを低減し、動き補正特性を改善することができる。尚、図１１においてｆ１＝ｆｍｉｎ 、ｆ２＝ｆｍａｘ とする方法や、ｆ１＝ｆ２ として積分定数を２値に限定する方法も考えられる。また図７のように、非線形に積分定数を変更する例も考えられる。
【００６３】
以上のように本実施の形態では、マイクロコンピュータ１５は、角速度センサ１０の出力を積分し、角速度を角度に変換する積分手段を有し、撮像光学系１の焦点距離に応じて積分手段の積分定数を変えることで、積分処理の時定数を変化させる。そして、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に生じる機構部の負荷の影響がもとで増大する系全体での位相遅れを低減する。こうして、動き補正特性を改善し、焦点距離によらず良好な手振れ補正を実現することができる。
【００６４】
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４における画像動き補正装置について説明する。本実施の形態の画像動き補正装置は、実施の形態１〜３に対してマイクロコンピュータ１５内での一部の処理内容のみが異なるものである。このため画像動き補正装置の動作として、マイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムについて図１２を用いて説明する。なお、実施の形態１〜３と同様の処理に関しては図１と同一のステップ番号を付し、それらのステップの動作説明は省略する。
【００６５】
図１２は、マイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムのフローチャートの一例である。図１２に示した処理もマイクロコンピュータ１５内蔵のタイマーによる割り込み毎に、ループ処理が実行されるものとする。ステップ４０４では、ステップ１０３における焦点距離の検出結果に基づき、ステップ１０８の位相補償処理での補償帯域を決定する。ステップ１０８では、ステップ４０４の決定に基づき、ステップ１０５のＨＰＦ処理、ステップ１０６のＬＰＦ処理、ステップ１０７の積分処理を経た角速度センサ１０の出力に対し、位相補償フィルタにより位相特性の改善を行う。
【００６６】
ステップ４０４での処理を中心に、以下にその詳細を説明する。マイクロコンピュータ１５は、その内部に撮像光学系１の焦点距離と位相補償帯域の関係を規定する関係式又はテ−ブルを有している。そこでこの関係式又はテ−ブルにより、焦点距離から位相補償帯域を決定し、ステップ１０１で初期値に設定されていた位相補償帯域の設定値を、本ステップで決定された値に変更する。この場合、焦点距離が短いほど機構部で発生する位相遅れ分が大きくなるため、位相補償処理による位相変化が機構部の位相遅れを補償するように補償帯域を変更する。例えば図５に示したように、焦点距離が短く、可動部の移動振幅が小さい場合には、１Ｈｚ程度のごく低い周波数域から位相遅れが発生する。これに対して、図４に示すように、焦点距離が長く、可動部の移動振幅が大きい場合には、位相遅れが発生する周波数域は１０Ｈｚを越えた帯域となる。そこで、焦点距離が短い場合には、焦点距離が長い場合に比べて、より低い周波数域での位相特性の改善を図るように、位相補償帯域を低い周波数域に設定する。
【００６７】
図１３に位相補償フィルタの周波数特性例を示す。図１３に示した位相補償フィルタの伝達関数は、例えば（0.08−0.047 ・Ｚ-1）／（0.038 −0.045 ・Ｚ-1）で表せるものであり、図１３では、この伝達関数のゲイン特性を上段に、位相特性を下段に、横軸を周波数としてあらわしている。図１３に示すように、このような位相補償フィルタでは、約８Ｈｚで３０°程度位相を進ませることができる。設定された補償帯域とフィルタ係数ｃ、ｄ、ｅ、ｇとの関係を規定する関係式又はテーブルを有し、ステップ１０８ではこの関係式又はテーブルに則り、補償帯域からｃ、ｄ、ｅ、ｇを決定する。そして、角速度センサ１０の出力に対して位相補償を行う。
【００６８】
以上のように本実施の形態では、マイクロコンピュータ１５は、ステップ１０５のＨＰＦ処理、ステップ１０６のＬＰＦ処理、ステップ１０７の積分処理を経た角速度センサ１０の出力に対し、位相補償を行う手段を有している。そして撮像光学系１の焦点距離に応じて位相補償フィルタの補償帯域を変えることで、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に生じる位相遅れを低減する。こうして、動き補正特性を改善し、焦点距離によらず良好な手振れ補正を実現することができる。
【００６９】
（実施の形態５）
次に本発明の実施の形態５における画像動き補正装置について説明する。図１４は本実施の形態における画像動き補正装置の全体構成を示すブロック図である。本実施の形態における画像動き補正装置の構成は、基本的には実施の形態１と同様であり、図１４に示すようにＡ／Ｄ変換手段１８及びマイクロコンピュータ１５内での処理内容のみが異なるだけであり、その他のブロックの構成の説明は省略する。Ａ／Ｄ変換手段１８は、角速度センサ１０の出力をデジタル信号に変換するための手段であり、その変換周期はマイクロコンピュータ１５の指令により可変に制御される。
【００７０】
本実施の形態の画像動き補正装置の動作として、マイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムを図１５を用いて説明する。尚図１５において、これまでの実施の形態と同様の処理内容部分に関しては、同一のステップ番号を付して説明は省略する。ここでの処理もマイクロコンピュータ１５内蔵のタイマーによる割り込み毎にループ処理が実行されるものとする。
【００７１】
ステップ５１１では、ステップ１０３における焦点距離の検出結果に基づき、処理フローの実行周期を変化させる。具体的には例えばマイクロコンピュータ１５に内蔵されたタイマーによる割り込み周期を変え、処理ループの処理周期を可変とする。ステップ５１２では、ステップ５１１で処理フローの実行周期が変更された場合に、その後段の各ステップで実行される各種処理に最適な設定を行う。
【００７２】
ステップ５１１で処理を中心に、以下にその詳細を説明する。マイクロコンピュータ１５は、その内部に撮像光学系１の焦点距離と処理フローの実行周期との関係を規定する関係式又はテ−ブルを有している。この関係式又はテ−ブルを用いて、撮像光学系１の焦点距離から最適な処理フローの実行周期を決定する。そしてこの後、この新たに決定された処理フローの実行周期で、図１５に示した各処理を実行させる。そしてこれに併せて、Ａ／Ｄ変換手段１８にも指令を送り、Ａ／Ｄ変換手段１８によるＡ／Ｄ変換周期も変更する。具体的には、焦点距離が短いほど処理フローの実行周期を速めるものとする。
【００７３】
このように処理フローの実行周期を速めることは、信号処理におけるサンプリング周波数を上げることとなり、このことによりサンプリングにより生じる無駄時間、即ちサンプリング周期（処理フローの実行周期）が低減できることとなる。よって、制御系全体の遅延時間を低減できるため、焦点距離が短いほど機構部で発生する位相遅れによる影響を緩和することができる。
【００７４】
ステップ５１２では、処理フローの実行周期の変更が生じても、ステップ１０５のＨＰＦ処理、ステップ１０６のＬＰＦ処理、ステップ１０７の積分処理、ステップ１０８の位相補償処理で用いる各種フィルタの周波数特性が大きく変化しないように各フィルタの係数を求め、これを後段の各ステップで使用する。このことで、処理フローの実行周期が変わっても、制御系全体の特性を維持できる。
【００７５】
以上のように本実施の形態では、マイクロコンピュータ１５は、振れ補正用レンズ（Ｌ３２）を駆動制御するための制御信号を算出する処理フローの実行周期を、撮像光学系１の焦点距離に応じて変えるようにしている。こうすることで、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に生じる位相遅れを低減する。こうして動き補正特性を改善し、焦点距離によらず良好な手振れ補正を実現することができる。
【００７６】
なお、上記の全ての実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて用いることは容易であり、その場合に組み合わせることでより、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に生じる位相遅れを効果的に低減することができる。こうして動き補正特性を改善し、焦点距離によらず、良好な手振れ補正を実現することができる。
【００７７】
また、上記全ての実施の形態において、振れを補正するためにレンズ群Ｌ３２を光軸に直交する方向に移動させることで、光軸を偏芯させるようにした。しかしこれに限るものではなく、例えば二枚の硝子板を蛇腹のようなもので接合し、その内部に高屈折率の液体を封入した可変頂角プリズムを用いてもよい。また”ビデオカメラの画振れ防止技術の開発”テレビジョン学会技術報告Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．２８，ｐｐ１９ 〜２４（１９８７）に開示されているように、撮像光学系１及び固体撮像素子６等を、撮像装置の筺体に対し回動自在に支持及び駆動することで、動きを補正する構成でもよい。更に動き補正のためのレンズ群を、ある回動中心で回転駆動する構成としてもよい。これらいずれ場合も、本願発明は有効である。なぜならば、可変頂角プリズムの場合、内部に封入した液体の粘性抵抗の影響により、微小振幅動作時には図２に示したスライド機構と同様に位相特性の遅れが生じるからである。また、撮像光学系１及び固体撮像素子６等を撮像装置の筺体に回動自在に支持及び駆動することで動きを補正する構成や、動き補正のためのレンズ群の移動を、ある回動中心で回転駆動する方式においても、回動軸と軸受け間の摩擦や配線の負荷により同様の現象が生じるためである。
【００７８】
また、上記全ての実施の形態において、レンズ群Ｌ３２をスライド軸を介して上下左右に移動可能な機構に組み込む構成としたが、これに限るものではない。例えばレンズ群Ｌ３２を保持枠を介して板ばね状のもので支持する構成も考えられ、この場合も、配線の負荷等の影響により微小振幅動作時には、図２に示したスライド機構と同様に位相特性の遅れが生じるので、本願発明の方法は有効となる。
【００７９】
また、上記全ての実施の形態において、撮像光学系１は図１及び図１４に示したような４つのレンズ群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４からなる構成に限るものではない。振れ補正のためのレンズ移動量が、撮像光学系の焦点距離に依存し、且つその焦点距離が短いほどレンズ移動量が小さくなるような振れ補正光学系を有する撮像光学系ならば、本願発明が有効であることは言うまでもない。
【００８０】
また、上記全ての実施の形態において、撮像装置の動きを検出する手段として、角速度センサを例に説明したが、これに限るものではない。例えば撮影画像のフィールド間又はフレーム間のパターンマッチングにより画像の動きベクトルを検出する方式を、角速度センサの代わりに用いても何ら差し支えはない。
【００８１】
また、上記全ての実施の形態において、マイクロコンピュータによるプログラム処理による例を示したが、これに限るものではない。マイクロコンピュータによるプログラム処理を、電子回路等のハードウェアにより実現することが可能であることは言うまでもない。
【００８２】
また、上記実施の形態１〜４において、マイクロコンピュータ１５内で行う各種フィルタリング処理のうち、ＨＰＦ処理及びＬＰＦ処理を夫々図１のＨＰＦ１１、ＬＰＦ１２と一つにまとめる構成も可能であることは言うまでもない。
【００８３】
また、上記全ての実施の形態において、マイクロコンピュータ１５内での処理に用いる各種フィルタ（ＨＰＦ、ＬＰＦ、積分フィルタ、位相補償フィルタ）に関しては、具体例としてその伝達関数を例示したが、マイクロコンピュータ１５内での処理に用いる各種フィルタ（ＨＰＦ、ＬＰＦ、積分フィルタ、位相補償フィルタ）の伝達関数はこれらに限られるものではない。同様の効果を奏する異なる伝達関数で表記されるフィルタを用いても、本願発明が有効であることは言うまでもない。
【００８４】
また、上記全ての実施の形態において、マイクロコンピュータ１５内での処理に用いるＨＰＦ、ＬＰＦは１次フィルタとしたが、これに限るものではない。２次以上の高次のフィルタ構成も考えられ、その場合も本願発明が有効であることは言うまでもない。
【００８５】
また、上記全ての実施の形態においては、撮像装置の固体撮像素子数に関しては特に言及しなかったが、単板式撮像装置、２板式撮像装置、３板式撮像装置のいずれの撮像装置においても本発明が有効であることは明らかである。また、固体撮像素子ではなく、撮像管を用いた撮像装置においても同様に本発明が有効であることは明らかである。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１，２記載の発明によれば、制御信号発生手段が、動き検出手段の出力に含まれる低周波成分を除去する高域通過フィルタ処理を有しているので、撮像光学系の焦点距離に基づき高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を変えることで、制御信号発生手段の応答特性を変化させることができる。このため、動き補正手段の駆動量が小さい場合でも、負荷の影響による制御特性劣化を緩和できるという効果が得られる。
【００８７】
また請求項３，４記載の発明によれば、制御信号発生手段が、動き検出手段の出力に含まれる高周波成分を除去する低域通過フィルタ処理を有しているので、撮像光学系の焦点距離に基づき低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を変えることで、制御信号発生手段の応答特性を変化させることができる。このため、動き補正手段の駆動量が小さい場合でも、負荷の影響による制御特性劣化を緩和できるという効果が得られる。
【００８８】
また請求項５，６記載の発明によれば、制御信号発生手段が、動き検出手段の出力を積分する積分処理を有しているので、撮像光学系の焦点距離に基づき積分処理の時定数を変えることで、制御信号発生手段の応答特性を変化させることができる。このため、動き補正手段の駆動量が小さい場合でも、負荷の影響による制御特性劣化を緩和できるという効果が得られる。
【００８９】
また請求項７，８記載の発明によれば、制御信号発生手段が、動き検出手段の出力の位相遅れを補償する位相補償フィルタ処理を有しているので、撮像光学系の焦点距離に基づき位相補償フィルタ処理の位相特性を変えることで、制御信号発生手段の応答特性を変化させることができる。このため、動き補正手段の駆動量が小さい場合でも、負荷の影響による制御特性劣化を緩和できるという効果が得られる。
【００９１】
以上のように本願の請求項１〜１１の発明によれば、動き補正手段の駆動量が小さい場合でも、負荷の影響による制御特性劣化を緩和でき、撮像光学系の焦点距離によらず良好な手振れ補正を実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における画像動き補正装置の構成図である。
【図２】各実施の形態の画像動き補正装置に用いられる振れ補正光学機構の斜視図である。
【図３】実施の形態１の画像動き補正装置において、マイクロコンピュータでの処理内容を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１の画像動き補正装置において、振れ補正光学機構の周波数特性（その１）を示す説明図である。
【図５】実施の形態１の画像動き補正装置において、振れ補正光学機構の周波数特性（その２）を示す説明図である。
【図６】実施の形態１の画像動き補正装置において、ＨＰＦ処理のカットオフ周波数決定方法の一例（その１）を示す説明図である。
【図７】実施の形態１の画像動き補正装置において、ＨＰＦ処理のカットオフ周波数決定方法の一例（その２）を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２の画像動き補正装置において、マイクロコンピュータでの処理内容を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態２の画像動き補正装置において、ＬＰＦ処理のカットオフ周波数決定方法の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態３の画像動き補正装置において、マイクロコンピュータでの処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態３の画像動き補正装置において、積分処理の積分定数Ｋの決定方法の一例を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態４の画像動き補正装置において、マイクロコンピュータでの処理内容を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態４の画像動き補正装置において、位相補償フィルタの周波数特性を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態５における画像動き補正装置の構成図である。
【図１５】実施の形態５の画像動き補正装置において、マイクロコンピュータでの処理内容を示すフローチャートである。
【図１６】撮像装置における撮像光学系のレンズ構成図である。
【図１７】従来例における振れ補正光学機構の斜視図である。
【符号の説明】
１ 撮像光学系
２ Ｌ３２レンズ群駆動制御手段
３ 移動量検出手段
４ 撮像光学系駆動制御手段
５，８，１４，１８ Ａ／Ｄ変換手段
６ 固体撮像素子
７ アナログ信号処理手段
９ デジタル信号処理手段
１０ 角速度センサ
１１ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
１２ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１３ アンプ
１５ マイクロコンピュータ
１６ Ｄ／Ａ変換手段
１７ 固体撮像素子駆動制御手段
２５，２６ マグネット
２７，２８ ヨーク
２９，３０ コイル
３１，３２ ＰＳＤ
３３，３４ ＬＥＤ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ レンズ群
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置の手振れ補正を行う画像動き補正装置に関し、特に撮像光学系の焦点距離に係わらず安定な手振れ補正を行うものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、民生用ビデオカメラ（以下、ビデオムービー又は撮像装置という）の小型化、軽量化、光学ズームの高倍率化が進み、その使い勝手が格段に向上した。このため、一般使用者にとってビデオムービーはごく普通の機器の一つとなっている。しかしその反面、小型化、軽量化、光学ズームの高倍率化は、撮影に習熟していないビデオムービーの使用者にとっては、撮影時に手振れが生じると、画面が安定しなくなるという原因になっていた。よって、このようなトラブルを少なくするため、画像動き補正装置を搭載するビデオムービーが多く開発され、既に商品化されている。
【０００３】
撮像装置の画像動き補正装置としては、例えば特開平５−６６４５０号公報では、変倍光学群又は焦点調節群を有する結像光学系に対して、その光軸を偏芯又は傾動させる補正光学機構を設けたものが提案がなされている。この補正光学機構では、図１６に示すような第１〜第４のレンズ群２１１〜２１４からなる結像光学系において、その一部のレンズを例えば図１７に示すようなスライド軸２１５，２１６を介して光軸に垂直な上下左右方向に移動可能にする機構が組み込まれている。そしてコイルとマグネットによる電磁アクチェータを駆動することにより、結像光学系の光軸を偏芯させたり、傾動させている。
【０００４】
このような従来例の構成では、撮影時の手振れに応じて電磁アクチェータを駆動し、スライド軸２１５，２１６をガイドとしてスライド部分を移動させる。こうすると、撮像装置の手振れによる画像の乱れを補正することができる。更に上記の補正光学機構では、結像光学系の振れ角変位θ、補正光学系の変位量ｄＬ、及び像移動量（変位量）ｄＩＭの関係が説明されている。これによると、撮像光学系の焦点距離をｆとし、撮影倍率をβとすると、結像光学系が前側主点を中心にθ［ｒａｄ］ の角度振れを生じたときの像移動量をｄＩＭとすると、ｄＩＭは次の（１）式のようになる。
ｄＩＭ＝ｆ（１＋β）・θ ・・・（１）
一方、補正光学系の変位量ｄＬに対する像の変位量ｄＩＭの比を偏芯敏感度Ｓｄと呼ぶと、ｄＩＭは次の（２）式で表現できる。
ｄＩＭ＝Ｓｄ・ｄＬ ・・・（２）
そして偏芯敏感度Ｓｄは焦点距離ｆと撮影倍率βの関数なので、Ｓｄを次の（３）式で表現する。
Ｓｄ＝Ｓｄ（ｆ，β） ・・・（３）
（１）式〜（３）式を用いて振れ角変位θを表すと、次の（４）式のようになる。
θ＝｛Ｓｄ（ｆ，β）・ｄＬ｝／｛ｆ・（１＋β）｝ ・・・（４）
【０００５】
（４）式において、ズーミング又はフォーカシングにより「ｆ」、「（１＋β）」、「Ｓｄ（ｆ，β）」の値は変化する。一般にズーミングによるＳｄ（ｆ，β）の変化は、焦点距離ｆの変化率より小さいため、振れ補正範囲がテレ端（望遠端）よりワイド端（広角端）で大きくなる。
【０００６】
そのために、補正光学系のレンズの移動量が一定でも、結像光学系の焦点距離に応じて振れ補正可能角度が変わる。例えば望遠側に対し、広角側の方が振れ補正可能角度が大きくなる。また焦点距離により像振れ補正範囲を制限し、広角側での補正範囲が大きくなりすぎないようにしたり、振れ補正範囲が収差の大きな部分までも含まないような工夫がなされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては以下のような問題点が存在する。即ち、撮影時の手振れによる撮像装置の振れ角は、撮像光学系の焦点距離によらないため、振れ補正に必要な補正角度も撮像光学系の焦点距離に関わらず、その必要補正角度はほぼ一定となる。そこで、撮像光学系の焦点距離に応じて振れ補正可能角度が変わるということは、撮像光学系の広角端から望遠端までのすべてのズーム倍率範囲内で同等程度の補正角度を保とうとした場合、振れ補正用レンズ移動量を焦点距離に応じて変化させる必要があり、その移動量は広角端ほど小さくしなければならない。言い換えれば、広角端ではレンズを小さな振幅で移動させることが必要となる。
【０００８】
広角端近傍ではレンズ移動量が望遠端に比べ小さくなるため、上記の例のようにレンズ移動をスライド軸上で行う場合、スライド軸と軸受との摺動負荷や、アクチェータに電力を供給するための配線による配線負荷の影響を受けやすくなる。このような負荷の影響の増大は、機構部の動作特性を悪化させる方向に働く。よって上記の例のような構成においては、機構部の動作特性の悪化から、焦点距離が短い広角端近傍で振れ補正性能が劣化する恐れがあった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、振れ補正のためのレンズ移動量が撮像光学系の焦点距離に依存し、且つその焦点距離が短いほどレンズ移動量が小さくなるような振れ補正光学系を有する振れ補正装置において、レンズ移動量が小さい場合でも、精度よく振れ補正を行うことができる画像動き補正装置を実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本願の請求項１の発明は、手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、前記撮像装置に設けられ、少なくとも変倍部又は焦点調節部を含む複数のレンズ群を有し、被写体を撮像面に結像する撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正するため、前記撮像光学系において前記変倍部に対し撮像面側に配置された補正光学系を、光軸と直交する面内で移動することにより撮像光の光軸を制御する動き補正手段と、前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段に対して制御信号を発生する制御信号発生手段と、を具備し、前記制御信号発生手段は、前記動き検出手段の出力に含まれる低周波成分を除去する高域通過フィルタ処理を有し、前記焦点距離検出手段で検出された焦点距離に基づき、前記高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を変えることで前記制御信号発生手段の応答特性を変化させることを特徴とするものである。
【００１１】
本願の請求項２の発明は、請求項１の画像動き補正装置において、前記制御信号発生手段は、前記焦点距離が長いほど前記高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を高く設定し、前記焦点距離が短いほど前記高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を低く設定することを特徴とするものである。
【００１２】
本願の請求項３の発明は、手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、前記撮像装置に設けられ、少なくとも変倍部又は焦点調節部を含む複数のレンズ群を有し、被写体を撮像面に結像する撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正するため、前記撮像光学系において前記変倍部に対し撮像面側に配置された補正光学系を、光軸と直交する面内で移動することにより撮像光の光軸を制御する動き補正手段と、前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段に対して制御信号を発生する制御信号発生手段と、を具備し、前記制御信号発生手段は、前記動き検出手段の出力に含まれる高周波成分を除去する低域通過フィルタ処理を有し、前記焦点距離検出手段で検出された焦点距離に基づき、前記低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を変えることで前記制御信号発生手段の応答特性を変化させることを特徴とするものである。
【００１３】
本願の請求項４の発明は、請求項３の画像動き補正装置において、前記制御信号発生手段は、前記焦点距離が長いほど前記低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を高く設定し、前記焦点距離が短いほど前記低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を低く設定することを特徴とするものである。
【００１４】
本願の請求項５の発明は、手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、前記撮像装置に設けられ、少なくとも変倍部又は焦点調節部を含む複数のレンズ群を有し、被写体を撮像面に結像する撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正するため、前記撮像光学系において前記変倍部に対し撮像面側に配置された補正光学系を、光軸と直交する面内で移動することにより撮像光の光軸を制御する動き補正手段と、前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段に対して制御信号を発生する制御信号発生手段と、を具備し、前記制御信号発生手段は、前記動き検出手段の出力に積分処理を施す積分手段を有し、前記焦点距離に基づき前記積分手段の時定数を変えることで前記制御信号発生手段の応答特性を変化させることを特徴とするものである。
【００１５】
本願の請求項６の発明は、請求項５の画像動き補正装置において、前記制御信号発生手段は、前記焦点距離が短いほど前記積分処理の時定数を小さく設定し、前記焦点距離が長いほど前記積分処理の時定数を大きく設定することを特徴とするものである。
【００１６】
本願の請求項７の発明は、手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、前記撮像装置に設けられ、少なくとも変倍部又は焦点調節部を含む複数のレンズ群を有し、被写体を撮像面に結像する撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正するため、前記撮像光学系において前記変倍部に対し撮像面側に配置された補正光学系を、光軸と直交する面内で移動することにより撮像光の光軸を制御する動き補正手段と、前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段に対して制御信号を発生する制御信号発生手段と、を具備し、前記制御信号発生手段は、前記動き検出手段の出力の位相遅れを補償する位相補償フィルタ処理を有し、前記焦点距離検出手段で検出された焦点距離に基づき、前記位相補償フィルタ処理の位相特性を変えることで前記制御信号発生手段の応答特性を変化させることを特徴とするものである。
【００１７】
本願の請求項８の発明は、請求項７記載の画像動き補正装置において、前記制御信号発生手段は、前記焦点距離が短いほど前記位相補償フィルタ処理により位相を進ませる周波数域を低く設定することを特徴とするものである。
【００２３】
本願の請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか一項記載の画像動き補正装置において、前記動き検出手段は、前記撮像装置自体の角速度を検出する角速度センサであることを特徴とするものである。
【００２４】
本願の請求項１０の発明は、請求項１〜８のいずれか一項記載の画像動き補正装置において、前記動き検出手段は、撮影画像から画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段であることを特徴とするものである。
【００２５】
本願の請求項１１の発明は、請求項１〜８のいずれか一項記載の画像動き補正装置において、前記制御信号発生手段は、所定のプログラムにより一連の信号処理を実行するマイクロコンピュータであることを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における画像動き補正装置について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施の形態の画像動き補正装置の全体構成を示すブロック図である。同図において撮像光学系１は、４つのレンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４からなる撮像光学系であり、レンズ群Ｌ２が光軸方向に移動することで変倍動作（ズーミング）を行い、レンズ群Ｌ４が光軸方向に移動することで合焦動作（フォーカシング）を行う。またレンズ群Ｌ３は、レンズ群Ｌ２よりも像面側に配置された２つのレンズ群Ｌ３１、Ｌ３２からなる。補正光学系であるレンズ群Ｌ３２が、光軸に直交する面内で移動することで、光軸を偏芯させ、画像の動きを補正する働きをする。なお、本実施の形態１における補正光学系は、図１６に示した従来例の構成と同様に、補正光学系のレンズ移動量が一定でも、撮像光学系１の焦点距離に応じて振れ補正角度が変化するものとする。
【００２７】
Ｌ３２レンズ群駆動制御手段２は、振れ補正用レンズであるレンズ群Ｌ３２を駆動及び制御する制御手段であり、撮像光学系１の光軸に直交する平面内で、レンズ群Ｌ３２を上下左右に移動させる。移動量検出手段３はレンズ群Ｌ３２の実際の移動量を検出する検出手段であり、Ｌ３２レンズ群駆動制御手段２と共にレンズ群Ｌ３２を駆動制御するための帰還制御ループを形成している。このようにレンズ群Ｌ３２とＬ３２レンズ群駆動制御手段２とは、撮像光の光軸を制御する動き補正手段を構成している。
【００２８】
撮像光学系駆動制御手段４は、撮像光学系１中のレンズ群Ｌ２、Ｌ４を駆動制御し、ズーミング及び合焦動作を行うと共に、撮像光学系１の焦点距離情報を出力する焦点距離検出手段の機能も有している。Ａ／Ｄ変換手段５は、撮像光学系駆動制御手段４から出力される撮像光学系１の焦点距離情報をデジタル信号に変換し、マイクロコンピュータ１５に与える変換手段である。
【００２９】
固体撮像素子６は、撮像光学系１を介して入射する映像を電気信号に変換する撮像素子である。アナログ信号処理手段７は、固体撮像素子６により得られた映像信号に対し、ガンマ処理等のアナログ信号処理を施す処理手段である。Ａ／Ｄ変換手段８は、アナログ信号処理手段７から出力されたアナログの映像信号をデジタルの映像信号に変換する変換手段である。デジタル信号処理手段９は、Ａ／Ｄ変換手段８によりデジタル信号に変換された映像信号に対して、ノイズ除去や輪郭強調等のデジタル信号処理を施す信号処理手段である。
【００３０】
角速度センサ１０は、撮像光学系１を含む撮像装置自体の動きを検出するためのセンサであり、撮像装置が静止している状態での出力を基準に、撮像装置の動きの方向により正負両方向の角速度信号を出力する。角速度センサ１０は、ヨーイング及びピッチングの２方向の動きを検出するセンサであり、２組設けられている。図１では１方向分のみを図示する。このように角速度センサ１０は、手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段の機能を有している。
【００３１】
ＨＰＦ１１は角速度センサ１０の出力に含まれる不要帯域成分中の直流ドリフト成分を除去する高域通過フィルタである。ＬＰＦ１２は角速度センサ１０の出力に含まれる不要帯域成分中のセンサの共振周波数成分や、ノイズ成分を除去する低域通過フィルタである。アンプ１３は、角速度センサ１０の出力の信号レベルの調整を行う回路である。Ａ／Ｄ変換手段１４はアンプ１３の出力信号をデジタル信号に変換する変換手段であり、その出力はマイクロコンピュータ１５に与えられる。
【００３２】
マイクロコンピュ−タ１５は、Ａ／Ｄ変換手段１４を介して取り込んだ角速度センサ１０の出力信号に対し、フィルタリング、積分処理、位相補償、ゲイン調整、クリップ処理等を施し、動き補正に必要なレンズ群Ｌ３２の駆動制御量（以下、制御信号という）を求める制御信号発生手段である。この制御信号はＤ／Ａ変換手段１６を介してＬ３２レンズ群駆動制御手段２に出力される。Ｌ３２レンズ群駆動制御手段２は制御信号に基づきレンズ群Ｌ３２を駆動することで、画像の動きを補正する。固体撮像素子駆動制御手段１７は固体撮像素子６を駆動及び制御するための制御手段である。
【００３３】
図２は、レンズ群Ｌ３２を撮像光学系１内で光軸に直交する方向に駆動制御する振れ補正光学機構の一例を示した斜視図である。本図において、レンズ群２１は、振れ補正用レンズとして動作するレンズ群Ｌ３２である。主軸２２、２３は、レンズ群２１を含む可動部分を夫々ピッチ方向及びヨー方向に移動させるためのスライド軸である。回り止め２４は、レンズ群２１の片方をピッチ方向に摺動自在に保持すると共に、レンズ群２１の回転を防止する軸である。マグネット２５はヨーク２７と共に磁気回路を構成し、コイル２９に対して磁束を与え、ピッチ方向に電磁力を与える作用をする。同様に、マグネット２６はヨーク２８と共に磁気回路を構成し、コイル３０に対して磁束を与え、ヨー方向に電磁力を与える作用をする。マグネット２５，２６、ヨーク２７，２８、コイル２９，３０は、可動部を駆動する電磁アクチェータを構成している。
【００３４】
ＰＳＤ３１、３２は投光ビームの位置を検出する半導体位置検出素子である。ＬＥＤ３３、３４は光りビームをＰＳＤに投光する赤外発光ダイオードである。ＰＳＤ３１とＬＥＤ３３は、可動部のピッチ方向の位置検出を行い、図１の移動量検出手段３の機能を有している。同様にＰＳＤ３２とＬＥＤ３４は、可動部のヨー方向の位置検出をする移動量検出手段の機能を有している。
【００３５】
以上のように構成された画像動き補正装置の動作について説明する。図３はマイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムのフローチャートである。図示しない手振れ補正スイッチをオンにすると、図３に示した一連の処理が開始される。なお、１回の処理ループはマイクロコンピュータ１５に内蔵されたタイマーにより一定周期で割り込みがかけられ、その割り込み毎、例えば１ｍｓｅｃ毎にループ処理が実行されるものとする。
【００３６】
まず手振れ補正スイッチがオンになると、ステップ１０１においてフィルタリング、積分処理、位相補償、ゲイン調整、クリップ処理で用いる設定値を初期値に設定する。尚、マイクロコンピュータ１５のフィルタリングとは、低域遮断処理（以下、ＨＰＦ処理という）と、高域遮断処理（以下、ＬＰＦ処理という）を意味し、その伝達関数が撮像光学系１の焦点距離に応じて設定されることが図１のＨＰＦ１１とＬＰＦ１２の機能と異なる。即ち、ステップ１０１では、ＨＰＦ処理とＬＰＦ処理に対して夫々のカットオフ周波数を初期値に設定し、積分定数、位相補償帯域、ゲイン、クリップ値を初期値に設定する。
【００３７】
タイマーによる割り込みがかかると、まずステップ１０２により角速度センサ１０の出力、つまり撮像装置の動きを角速度としてマイクロコンピュータ１５が取り込む。この際、Ａ／Ｄ変換手段１４が角速度センサ１０の出力をデジタル信号に変換する周期は、マイクロコンピュータ１５の１回の処理周期に同期させる。続いてステップ１０３においては、撮像光学系駆動制御手段４により撮像光学系１の焦点距離を検出する。ステップ１０４では、ステップ１０３で検出された焦点距離に応じてステップ１０５で用いるＨＰＦ処理のカットオフ周波数を決定する。
【００３８】
ステップ１０５では、角速度センサ１０の出力に対してＨＰＦ処理により帯域制限を行う。本ステップのＨＰＦ処理は、角速度センサ１０の出力に含まれる温度ドリフトのような低周波の不要信号成分を除去するものである。このＨＰＦ処理における伝達関数は、（１−Ｚ−１）／（１−ａ・Ｚ−１）で表される１次フィルタの特性を有している。ステップ１０１又はステップ１０４で設定されたカットオフ周波数に応じて、このフィルタ係数ａ（０＜ａ＜１）を変更し、フィルタの通過帯域（カットオフ周波数）を変える。
【００３９】
ステップ１０６では、ステップ１０５による低域除去後の角速度センサ１０の出力に対し、ＬＰＦ処理により帯域制限を行う。本ステップのＬＰＦ処理は、角速度センサ１０の出力に含まれる高周波ノイズのような不要信号成分を除去するものである。このＬＰＦ処理における伝達関数は、（１＋Ｚ−１）／（１−ｂ・Ｚ−１）で表される１次フィルタの特性を有している。ステップ１０１で設定されたカットオフ周波数に応じて、このフィルタ係数ｂ（０＜ｂ＜１）を変更し、フィルタの通過帯域（カットオフ周波数）を変える。
【００４０】
ステップ１０７では、ステップ１０６によるフィルタリング後の角速度センサ１０の出力に対して積分処理を行い、角速度から角度を求める。本ステップの処理における伝達関数は、１／（１−Ｋ・Ｚ−１）の特性を有するものとする。尚、Ｋは積分定数であり、０＜Ｋ＜１とする。この積分定数Ｋの値を変更することで、積分処理の時定数を操作することができる。
【００４１】
ステップ１０８では、ステップ１０７を経た信号の位相特性を改善する。この処理は、角速度センサ１０の出力に対して、ＨＰＦ１１、ＬＰＦ１２、ステップ１０５及びステップ１０６による各種フィルタリング処理による信号の位相変化を新たに調整するためのものである。ここでの位相補償は、伝達関数が（ｃ−ｄ・Ｚ−１）／（ｅ−ｇ・Ｚ−１）の特性を用いたものであり、係数ｃ、ｄ、ｅ、ｇを変更することで、位相補償帯域を変更できる。
【００４２】
ステップ１０９では、ステップ１０７で角速度センサ１０の出力から求められた撮像装置の動きの角度情報に対してゲイン調整を行う。ステップ１１０では、マイクロコンピュータ１５からＬ３２レンズ群駆動制御手段２に送られる制御信号が、レンズ群Ｌ３２による動き補正範囲を超える補正量を指示することがないようにクリップ処理を行う。クリップ処理後のデータはＤ／Ａ変換手段１６によりアナログ信号に変換され、Ｌ３２レンズ群駆動制御手段２に出力される。
【００４３】
以上のような信号処理において、角速度センサによる角速度検出とレンズ群Ｌ３２の駆動制御等の一連の動作は、水平及び垂直の両方向に対してなされるが、水平及び垂直両方向ともその内容は同一である。
【００４４】
前述したように撮影時の手振れによる撮像装置の振れ角は、撮像光学系１の焦点距離には依存しない。よって振れ補正時の補正角度は撮像光学系１の焦点距離に関係せず、その必要補正角度はほぼ一定となる。しかし、振れ補正用レンズ（レンズ群Ｌ３２）のレンズ移動量に対する振れ補正可能角度が焦点距離に応じて変わるため、撮像光学系１の広角端から望遠端までのすべてのズーム倍率範囲内で同等程度の補正角度を保とうとした場合、振れ補正用レンズ（Ｌ３２）の移動量を、撮像光学系の焦点距離に応じて変化させる必要がある。その移動量は広角端ほど小さくしなければならない。つまり撮像光学系１の焦点距離が望遠端で、ある一定の補正角度を確保するためのレンズ群Ｌ３２の移動量をＤｔとすると、撮像光学系１を広角側に移動した場合、同じ補正角度を得るために必要なレンズ群Ｌ３２の移動量はＤｔよりも小さくなる。この場合のレンズ群Ｌ３２を移動させる機構部は、スライド軸と軸受けとの摩擦、及び電磁アクチェータのコイル等の配線の負荷の影響が大きくなり、制御特性が劣化する。具体的には周波数特性上で、負荷による機構部の位相遅れが顕著となる。これにより手振れ抑圧性能が劣化する。
【００４５】
図４及び図５は、図２に示した構成でスライド機構による可動部の移動振幅を変えて周波数特性（閉ループ特性）を測定した例である。図４は移動振幅を±１ｍｍ程度とし、図５は移動振幅を０．１ｍｍ程度として測定したものである。移動振幅が小さい場合、図５に示されるように１０Ｈｚで約１０°程度の位相遅れが発生することが判る。
【００４６】
そこで、撮像光学系１の焦点距離が短く、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に現れる機構部の位相遅れを補償するために、マイクロコンピュータ１５は信号処理に際して発生する位相遅れ要因を減じ、系全体での位相特性を改善する。このような機構部で発生する位相遅れ分を補償するための措置として、角速度センサ１０の出力に対し、ＨＰＦ処理のカットオフ周波数を焦点距離に応じて変更するのである。このことについて以下に詳細を説明する。
【００４７】
マイクロコンピュータ１５は、その内部に撮像光学系１の焦点距離とＨＰＦ処理のカットオフ周波数の関係を規定する関係式又はテーブルを有している。この関係式又はテ−ブルにより焦点距離から最適なＨＰＦ処理のカットオフ周波数を決定する。そして初期値に設定されていたＨＰＦ処理のカットオフ周波数の設定値を、新たに決定された値に変更する。この場合に焦点距離が短いほど、機構部で発生する位相遅れ分が大きくなるため、機構部の位相遅れを解消するようにＨＰＦ処理のカットオフ周波数を変更する。例えば手振れの補正の場合、補正すべき振れの周波数はせいぜい２０Ｈｚ以下であるため、２０Ｈｚ以下での位相進み分が増大するようにＨＰＦ処理のカットオフ周波数を変更する。マイクロコンピュータ１５には、設定されたカットオフ周波数とフィルタ係数ａとの関係を規定する関係式又はテーブルが設けられているので、この関係式又はテーブルに則り、カットオフ周波数からフィルタ係数ａを決定し、角速度センサ１０の出力に対し帯域制限を行う。
【００４８】
図６は、図３に示したステップ１０４におけるカットオフ周波数決定方法の一例を示す説明図である。同図に示した例では、焦点距離の最小値（最広角側：fmin）から、予め決定しておいた焦点距離f1までは、ステップ１０５のＨＰＦ処理のカットオフ周波数をfch2にし、焦点距離f2から焦点距離の最大値（最望遠側：fmax）まではカットオフ周波数をfch1にし、f1からf2まではカットオフ周波数を連続的に変化させるようにしたものである。
【００４９】
このように撮像光学系１の焦点距離に合わせてステップ１０５のＨＰＦ処理のカットオフ周波数を変更することで、機構部の負荷の影響がもとで増大する系全体の位相遅れを低減し、動き補正特性を改善することができる。
【００５０】
なお、図６においてｆ１＝ｆｍｉｎ 、ｆ２＝ｆｍａｘ とする方法や、ｆ１＝ｆ２ としてカットオフ周波数を２値に限定する方法や、多段階でカットオフ周波数を変更する方法も考えられる。また図７に示すように非線形にカットオフ周波数を変更する例も考えられる。
【００５１】
以上のように本実施の形態１では、角速度センサ１０の出力に含まれる低周波成分を除去するＨＰＦ処理を設け、撮像光学系１の焦点距離に応じてこのＨＰＦ処理のカットオフ周波数を変えることで、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合の位相遅れを低減することができる。こうして動き補正特性を改善し、焦点距離によらず良好な手振れ補正を実現することができた。
【００５２】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２における画像動き補正装置について説明する。本実施の形態の画像動き補正装置は、実施の形態１に対してマイクロコンピュータ１５内での一部の処理内容のみが異なるものである。このため画像動き補正装置の動作として、マイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムについて図８を用いて説明する。尚、実施の形態１と同様の処理内容部分に関しては図１と同一のステップ番号を付し、それらのステップの動作説明は省略する。
【００５３】
図８において、マイクロコンピュータ１５内蔵のタイマーによる割り込み毎に、ループ処理が実行されるものとする。ステップ２０４では、ステップ１０３における焦点距離の検出結果に基づき、ステップ１０６の低域通過フィルタ処理（ＬＰＦ処理）で用いるカットオフ周波数を決める。ステップ１０６では、ステップ２０４において決められたカットオフ周波数のＬＰＦ処理に基づいて、角速度センサ１０の出力に対して帯域制限を行う。
【００５４】
ここでステップ２０４を中心とする動作を詳細に説明する。マイクロコンピュータ１５は、その内部に撮像光学系１の焦点距離とカットオフ周波数との関係を規定する関係式又はテ−ブルを有している。この関係式又はテ−ブルを用いて、撮像光学系１の焦点距離から最適なカットオフ周波数を決定する。そして、ステップ１０１で初期値に設定されていたカットオフ周波数の設定値を、本ステップで決定された値に変更する。この場合、焦点距離が短いほど機構部で発生する位相遅れ分が大きくなるため、ＬＰＦ処理による位相変化が機構部の位相遅れを解消するようにカットオフ周波数を変更する。例えば手振れの補正の場合、補正すべき振れの周波数はせいぜい２０Ｈｚ以下であるため、２０Ｈｚ以下での位相遅れ分が低減するようにＬＰＦ処理のカットオフ周波数を変更する。ステップ１０６では、設定されたカットオフ周波数とフィルタ係数ｂとの関係を規定する関係式又はテーブルを用いて、カットオフ周波数からｂを決定し、帯域制限を行う。
【００５５】
図９は、図８に示したステップ２０４におけるカットオフ周波数決定方法の一例を示す説明図である。同図に示した例では、焦点距離の最小値（最広角側：fmin）から、予め決定しておいた焦点距離f1までは、ステップ１０６のＬＰＦ処理のカットオフ周波数をfcl1にし、焦点距離f2から焦点距離の最大値（最望遠側：fmax）までは、カットオフ周波数をfcl2にし、f1からf2まではカットオフ周波数を連続的に変化させるようにしたものである。このように撮像光学系１の焦点距離に合わせてＬＰＦ処理のカットオフ周波数を変更することで、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合の位相遅れを低減し、動き補正特性を改善することができる。
【００５６】
尚、図９においてｆ１＝ｆｍｉｎ 、ｆ２＝ｆｍａｘ とする方法や、ｆ１＝ｆ２ としてカットオフ周波数を２値に限定する方法や、多段階でカットオフ周波数を変更する方法も考えられる。また図７と同様に非線形にカットオフ周波数を変更する例も考えられる。
【００５７】
以上のように、本実施の形態では、マイクロコンピュータ１５が、角速度センサ１０の出力に含まれる高周波成分を除去する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）処理の機能を有し、撮像光学系１の焦点距離に応じてこのＬＰＦ処理のカットオフ周波数を変えることで、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に生じる位相遅れを低減することができる。こうして動き補正特性を改善し、焦点距離によらず良好な手振れ補正を実現することができる。
【００５８】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３における画像動き補正装置について説明する。本実施の形態の画像動き補正装置は、実施の形態１又は２に対してマイクロコンピュータ１５内での一部の処理内容のみが異なるものである。このため画像動き補正装置の動作として、マイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムについて図１０を用いて説明する。なお、実施の形態１又は２と同様の処理に関しては図１と同一のステップ番号を付し、それらのステップの動作説明は省略する。
【００５９】
図１０は、マイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムのフローチャートの一例である。図１０に示した処理もマイクロコンピュータ１５内蔵のタイマーによる割り込み毎に、ループ処理が実行されるものとする。ステップ３０４では、ステップ１０３における焦点距離の検出結果に基づきステップ１０７の積分処理（積分フィルタ）の積分定数Ｋを決定する。ステップ１０７では、ステップ３０４において決められた積分定数Ｋにより積分処理を行う。
【００６０】
ステップ３０４での処理を中心に、以下にその詳細を説明する。マイクロコンピュータ１５は、その内部に撮像光学系１の焦点距離と積分定数Ｋとの関係を規定する関係式又はテ−ブルを有している。この関係式又はテ−ブルを用いて撮像光学系１の焦点距離から積分定数Ｋを決定する。そしてステップ１０１で初期値に設定されていた積分定数Ｋの設定値を、本ステップで決定された値に変更する。この場合、焦点距離が短いほど機構部で発生する位相遅れ分が大きくなるため、積分処理による位相変化が機構部の位相遅れを補償するように積分定数を変更する。例えば手振れの補正の場合、補正すべき振れの周波数はせいぜい２０Ｈｚ以下であるため、２０Ｈｚ以下での位相遅れ分が低減するように積分処理の積分定数（時定数）を変更する。
【００６１】
図１１は、図１０に示したステップ３０４における積分定数Ｋの決定方法の一例を示す説明図である。同図に示した例では、焦点距離の最小値（最広角側：ｆｍｉｎ）から予め決定しておいた焦点距離ｆ１までは、ステップ１０７の積分処理の積分定数をＫ２にし、焦点距離ｆ２から焦点距離の最大値（最望遠側：ｆｍａｘ）までは積分定数をＫ１にし、ｆ１からｆ２までは積分定数を連続的に変化させるようにしたものである。
【００６２】
このように撮像光学系１の焦点距離に合わせて、積分処理において用いる積分定数を変更することで、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に生じる位相遅れを低減し、動き補正特性を改善することができる。尚、図１１においてｆ１＝ｆｍｉｎ 、ｆ２＝ｆｍａｘ とする方法や、ｆ１＝ｆ２ として積分定数を２値に限定する方法も考えられる。また図７のように、非線形に積分定数を変更する例も考えられる。
【００６３】
以上のように本実施の形態では、マイクロコンピュータ１５は、角速度センサ１０の出力を積分し、角速度を角度に変換する積分手段を有し、撮像光学系１の焦点距離に応じて積分手段の積分定数を変えることで、積分処理の時定数を変化させる。そして、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に生じる機構部の負荷の影響がもとで増大する系全体での位相遅れを低減する。こうして、動き補正特性を改善し、焦点距離によらず良好な手振れ補正を実現することができる。
【００６４】
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４における画像動き補正装置について説明する。本実施の形態の画像動き補正装置は、実施の形態１〜３に対してマイクロコンピュータ１５内での一部の処理内容のみが異なるものである。このため画像動き補正装置の動作として、マイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムについて図１２を用いて説明する。なお、実施の形態１〜３と同様の処理に関しては図１と同一のステップ番号を付し、それらのステップの動作説明は省略する。
【００６５】
図１２は、マイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムのフローチャートの一例である。図１２に示した処理もマイクロコンピュータ１５内蔵のタイマーによる割り込み毎に、ループ処理が実行されるものとする。ステップ４０４では、ステップ１０３における焦点距離の検出結果に基づき、ステップ１０８の位相補償処理での補償帯域を決定する。ステップ１０８では、ステップ４０４の決定に基づき、ステップ１０５のＨＰＦ処理、ステップ１０６のＬＰＦ処理、ステップ１０７の積分処理を経た角速度センサ１０の出力に対し、位相補償フィルタにより位相特性の改善を行う。
【００６６】
ステップ４０４での処理を中心に、以下にその詳細を説明する。マイクロコンピュータ１５は、その内部に撮像光学系１の焦点距離と位相補償帯域の関係を規定する関係式又はテ−ブルを有している。そこでこの関係式又はテ−ブルにより、焦点距離から位相補償帯域を決定し、ステップ１０１で初期値に設定されていた位相補償帯域の設定値を、本ステップで決定された値に変更する。この場合、焦点距離が短いほど機構部で発生する位相遅れ分が大きくなるため、位相補償処理による位相変化が機構部の位相遅れを補償するように補償帯域を変更する。例えば図５に示したように、焦点距離が短く、可動部の移動振幅が小さい場合には、１Ｈｚ程度のごく低い周波数域から位相遅れが発生する。これに対して、図４に示すように、焦点距離が長く、可動部の移動振幅が大きい場合には、位相遅れが発生する周波数域は１０Ｈｚを越えた帯域となる。そこで、焦点距離が短い場合には、焦点距離が長い場合に比べて、より低い周波数域での位相特性の改善を図るように、位相補償帯域を低い周波数域に設定する。
【００６７】
図１３に位相補償フィルタの周波数特性例を示す。図１３に示した位相補償フィルタの伝達関数は、例えば（0.08−0.047 ・Ｚ-1）／（0.038 −0.045 ・Ｚ-1）で表せるものであり、図１３では、この伝達関数のゲイン特性を上段に、位相特性を下段に、横軸を周波数としてあらわしている。図１３に示すように、このような位相補償フィルタでは、約８Ｈｚで３０°程度位相を進ませることができる。設定された補償帯域とフィルタ係数ｃ、ｄ、ｅ、ｇとの関係を規定する関係式又はテーブルを有し、ステップ１０８ではこの関係式又はテーブルに則り、補償帯域からｃ、ｄ、ｅ、ｇを決定する。そして、角速度センサ１０の出力に対して位相補償を行う。
【００６８】
以上のように本実施の形態では、マイクロコンピュータ１５は、ステップ１０５のＨＰＦ処理、ステップ１０６のＬＰＦ処理、ステップ１０７の積分処理を経た角速度センサ１０の出力に対し、位相補償を行う手段を有している。そして撮像光学系１の焦点距離に応じて位相補償フィルタの補償帯域を変えることで、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に生じる位相遅れを低減する。こうして、動き補正特性を改善し、焦点距離によらず良好な手振れ補正を実現することができる。
【００６９】
（実施の形態５）
次に本発明の実施の形態５における画像動き補正装置について説明する。図１４は本実施の形態における画像動き補正装置の全体構成を示すブロック図である。本実施の形態における画像動き補正装置の構成は、基本的には実施の形態１と同様であり、図１４に示すようにＡ／Ｄ変換手段１８及びマイクロコンピュータ１５内での処理内容のみが異なるだけであり、その他のブロックの構成の説明は省略する。Ａ／Ｄ変換手段１８は、角速度センサ１０の出力をデジタル信号に変換するための手段であり、その変換周期はマイクロコンピュータ１５の指令により可変に制御される。
【００７０】
本実施の形態の画像動き補正装置の動作として、マイクロコンピュータ１５に格納された処理プログラムを図１５を用いて説明する。尚図１５において、これまでの実施の形態と同様の処理内容部分に関しては、同一のステップ番号を付して説明は省略する。ここでの処理もマイクロコンピュータ１５内蔵のタイマーによる割り込み毎にループ処理が実行されるものとする。
【００７１】
ステップ５１１では、ステップ１０３における焦点距離の検出結果に基づき、処理フローの実行周期を変化させる。具体的には例えばマイクロコンピュータ１５に内蔵されたタイマーによる割り込み周期を変え、処理ループの処理周期を可変とする。ステップ５１２では、ステップ５１１で処理フローの実行周期が変更された場合に、その後段の各ステップで実行される各種処理に最適な設定を行う。
【００７２】
ステップ５１１で処理を中心に、以下にその詳細を説明する。マイクロコンピュータ１５は、その内部に撮像光学系１の焦点距離と処理フローの実行周期との関係を規定する関係式又はテ−ブルを有している。この関係式又はテ−ブルを用いて、撮像光学系１の焦点距離から最適な処理フローの実行周期を決定する。そしてこの後、この新たに決定された処理フローの実行周期で、図１５に示した各処理を実行させる。そしてこれに併せて、Ａ／Ｄ変換手段１８にも指令を送り、Ａ／Ｄ変換手段１８によるＡ／Ｄ変換周期も変更する。具体的には、焦点距離が短いほど処理フローの実行周期を速めるものとする。
【００７３】
このように処理フローの実行周期を速めることは、信号処理におけるサンプリング周波数を上げることとなり、このことによりサンプリングにより生じる無駄時間、即ちサンプリング周期（処理フローの実行周期）が低減できることとなる。よって、制御系全体の遅延時間を低減できるため、焦点距離が短いほど機構部で発生する位相遅れによる影響を緩和することができる。
【００７４】
ステップ５１２では、処理フローの実行周期の変更が生じても、ステップ１０５のＨＰＦ処理、ステップ１０６のＬＰＦ処理、ステップ１０７の積分処理、ステップ１０８の位相補償処理で用いる各種フィルタの周波数特性が大きく変化しないように各フィルタの係数を求め、これを後段の各ステップで使用する。このことで、処理フローの実行周期が変わっても、制御系全体の特性を維持できる。
【００７５】
以上のように本実施の形態では、マイクロコンピュータ１５は、振れ補正用レンズ（Ｌ３２）を駆動制御するための制御信号を算出する処理フローの実行周期を、撮像光学系１の焦点距離に応じて変えるようにしている。こうすることで、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に生じる位相遅れを低減する。こうして動き補正特性を改善し、焦点距離によらず良好な手振れ補正を実現することができる。
【００７６】
なお、上記の全ての実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて用いることは容易であり、その場合に組み合わせることでより、レンズ群Ｌ３２の移動量が小さい場合に生じる位相遅れを効果的に低減することができる。こうして動き補正特性を改善し、焦点距離によらず、良好な手振れ補正を実現することができる。
【００７７】
また、上記全ての実施の形態において、振れを補正するためにレンズ群Ｌ３２を光軸に直交する方向に移動させることで、光軸を偏芯させるようにした。しかしこれに限るものではなく、例えば二枚の硝子板を蛇腹のようなもので接合し、その内部に高屈折率の液体を封入した可変頂角プリズムを用いてもよい。また”ビデオカメラの画振れ防止技術の開発”テレビジョン学会技術報告Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．２８，ｐｐ１９ 〜２４（１９８７）に開示されているように、撮像光学系１及び固体撮像素子６等を、撮像装置の筺体に対し回動自在に支持及び駆動することで、動きを補正する構成でもよい。更に動き補正のためのレンズ群を、ある回動中心で回転駆動する構成としてもよい。これらいずれ場合も、本願発明は有効である。なぜならば、可変頂角プリズムの場合、内部に封入した液体の粘性抵抗の影響により、微小振幅動作時には図２に示したスライド機構と同様に位相特性の遅れが生じるからである。また、撮像光学系１及び固体撮像素子６等を撮像装置の筺体に回動自在に支持及び駆動することで動きを補正する構成や、動き補正のためのレンズ群の移動を、ある回動中心で回転駆動する方式においても、回動軸と軸受け間の摩擦や配線の負荷により同様の現象が生じるためである。
【００７８】
また、上記全ての実施の形態において、レンズ群Ｌ３２をスライド軸を介して上下左右に移動可能な機構に組み込む構成としたが、これに限るものではない。例えばレンズ群Ｌ３２を保持枠を介して板ばね状のもので支持する構成も考えられ、この場合も、配線の負荷等の影響により微小振幅動作時には、図２に示したスライド機構と同様に位相特性の遅れが生じるので、本願発明の方法は有効となる。
【００７９】
また、上記全ての実施の形態において、撮像光学系１は図１及び図１４に示したような４つのレンズ群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４からなる構成に限るものではない。振れ補正のためのレンズ移動量が、撮像光学系の焦点距離に依存し、且つその焦点距離が短いほどレンズ移動量が小さくなるような振れ補正光学系を有する撮像光学系ならば、本願発明が有効であることは言うまでもない。
【００８０】
また、上記全ての実施の形態において、撮像装置の動きを検出する手段として、角速度センサを例に説明したが、これに限るものではない。例えば撮影画像のフィールド間又はフレーム間のパターンマッチングにより画像の動きベクトルを検出する方式を、角速度センサの代わりに用いても何ら差し支えはない。
【００８１】
また、上記全ての実施の形態において、マイクロコンピュータによるプログラム処理による例を示したが、これに限るものではない。マイクロコンピュータによるプログラム処理を、電子回路等のハードウェアにより実現することが可能であることは言うまでもない。
【００８２】
また、上記実施の形態１〜４において、マイクロコンピュータ１５内で行う各種フィルタリング処理のうち、ＨＰＦ処理及びＬＰＦ処理を夫々図１のＨＰＦ１１、ＬＰＦ１２と一つにまとめる構成も可能であることは言うまでもない。
【００８３】
また、上記全ての実施の形態において、マイクロコンピュータ１５内での処理に用いる各種フィルタ（ＨＰＦ、ＬＰＦ、積分フィルタ、位相補償フィルタ）に関しては、具体例としてその伝達関数を例示したが、マイクロコンピュータ１５内での処理に用いる各種フィルタ（ＨＰＦ、ＬＰＦ、積分フィルタ、位相補償フィルタ）の伝達関数はこれらに限られるものではない。同様の効果を奏する異なる伝達関数で表記されるフィルタを用いても、本願発明が有効であることは言うまでもない。
【００８４】
また、上記全ての実施の形態において、マイクロコンピュータ１５内での処理に用いるＨＰＦ、ＬＰＦは１次フィルタとしたが、これに限るものではない。２次以上の高次のフィルタ構成も考えられ、その場合も本願発明が有効であることは言うまでもない。
【００８５】
また、上記全ての実施の形態においては、撮像装置の固体撮像素子数に関しては特に言及しなかったが、単板式撮像装置、２板式撮像装置、３板式撮像装置のいずれの撮像装置においても本発明が有効であることは明らかである。また、固体撮像素子ではなく、撮像管を用いた撮像装置においても同様に本発明が有効であることは明らかである。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１，２記載の発明によれば、制御信号発生手段が、動き検出手段の出力に含まれる低周波成分を除去する高域通過フィルタ処理を有しているので、撮像光学系の焦点距離に基づき高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を変えることで、制御信号発生手段の応答特性を変化させることができる。このため、動き補正手段の駆動量が小さい場合でも、負荷の影響による制御特性劣化を緩和できるという効果が得られる。
【００８７】
また請求項３，４記載の発明によれば、制御信号発生手段が、動き検出手段の出力に含まれる高周波成分を除去する低域通過フィルタ処理を有しているので、撮像光学系の焦点距離に基づき低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を変えることで、制御信号発生手段の応答特性を変化させることができる。このため、動き補正手段の駆動量が小さい場合でも、負荷の影響による制御特性劣化を緩和できるという効果が得られる。
【００８８】
また請求項５，６記載の発明によれば、制御信号発生手段が、動き検出手段の出力を積分する積分処理を有しているので、撮像光学系の焦点距離に基づき積分処理の時定数を変えることで、制御信号発生手段の応答特性を変化させることができる。このため、動き補正手段の駆動量が小さい場合でも、負荷の影響による制御特性劣化を緩和できるという効果が得られる。
【００８９】
また請求項７，８記載の発明によれば、制御信号発生手段が、動き検出手段の出力の位相遅れを補償する位相補償フィルタ処理を有しているので、撮像光学系の焦点距離に基づき位相補償フィルタ処理の位相特性を変えることで、制御信号発生手段の応答特性を変化させることができる。このため、動き補正手段の駆動量が小さい場合でも、負荷の影響による制御特性劣化を緩和できるという効果が得られる。
【００９１】
以上のように本願の請求項１〜１１の発明によれば、動き補正手段の駆動量が小さい場合でも、負荷の影響による制御特性劣化を緩和でき、撮像光学系の焦点距離によらず良好な手振れ補正を実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における画像動き補正装置の構成図である。
【図２】各実施の形態の画像動き補正装置に用いられる振れ補正光学機構の斜視図である。
【図３】実施の形態１の画像動き補正装置において、マイクロコンピュータでの処理内容を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１の画像動き補正装置において、振れ補正光学機構の周波数特性（その１）を示す説明図である。
【図５】実施の形態１の画像動き補正装置において、振れ補正光学機構の周波数特性（その２）を示す説明図である。
【図６】実施の形態１の画像動き補正装置において、ＨＰＦ処理のカットオフ周波数決定方法の一例（その１）を示す説明図である。
【図７】実施の形態１の画像動き補正装置において、ＨＰＦ処理のカットオフ周波数決定方法の一例（その２）を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２の画像動き補正装置において、マイクロコンピュータでの処理内容を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態２の画像動き補正装置において、ＬＰＦ処理のカットオフ周波数決定方法の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態３の画像動き補正装置において、マイクロコンピュータでの処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態３の画像動き補正装置において、積分処理の積分定数Ｋの決定方法の一例を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態４の画像動き補正装置において、マイクロコンピュータでの処理内容を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態４の画像動き補正装置において、位相補償フィルタの周波数特性を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態５における画像動き補正装置の構成図である。
【図１５】実施の形態５の画像動き補正装置において、マイクロコンピュータでの処理内容を示すフローチャートである。
【図１６】撮像装置における撮像光学系のレンズ構成図である。
【図１７】従来例における振れ補正光学機構の斜視図である。
【符号の説明】
１ 撮像光学系
２ Ｌ３２レンズ群駆動制御手段
３ 移動量検出手段
４ 撮像光学系駆動制御手段
５，８，１４，１８ Ａ／Ｄ変換手段
６ 固体撮像素子
７ アナログ信号処理手段
９ デジタル信号処理手段
１０ 角速度センサ
１１ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
１２ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１３ アンプ
１５ マイクロコンピュータ
１６ Ｄ／Ａ変換手段
１７ 固体撮像素子駆動制御手段
２５，２６ マグネット
２７，２８ ヨーク
２９，３０ コイル
３１，３２ ＰＳＤ
３３，３４ ＬＥＤ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ レンズ群
Claims (11)
- 手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、
前記撮像装置に設けられ、少なくとも変倍部又は焦点調節部を含む複数のレンズ群を有し、被写体を撮像面に結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正するため、前記撮像光学系において前記変倍部に対し撮像面側に配置された補正光学系を、光軸と直交する面内で移動することにより撮像光の光軸を制御する動き補正手段と、
前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段に対して制御信号を発生する制御信号発生手段と、を具備し、
前記制御信号発生手段は、
前記動き検出手段の出力に含まれる低周波成分を除去する高域通過フィルタ処理を有し、前記焦点距離検出手段で検出された焦点距離に基づき、前記高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を変えることで前記制御信号発生手段の応答特性を変化させることを特徴とする画像動き補正装置。 - 前記制御信号発生手段は、
前記焦点距離が長いほど前記高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を高く設定し、前記焦点距離が短いほど前記高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を低く設定することを特徴とする請求項１記載の画像動き補正装置。 - 手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、
前記撮像装置に設けられ、少なくとも変倍部又は焦点調節部を含む複数のレンズ群を有し、被写体を撮像面に結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正するため、前記撮像光学系において前記変倍部に対し撮像面側に配置された補正光学系を、光軸と直交する面内で移動することにより撮像光の光軸を制御する動き補正手段と、
前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段に対して制御信号を発生する制御信号発生手段と、を具備し、
前記制御信号発生手段は、
前記動き検出手段の出力に含まれる高周波成分を除去する低域通過フィルタ処理を有し、前記焦点距離検出手段で検出された焦点距離に基づき、前記低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を変えることで前記制御信号発生手段の応答特性を変化させることを特徴とする画像動き補正装置。 - 前記制御信号発生手段は、
前記焦点距離が長いほど前記低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を低く設定し、前記焦点距離が短いほど前記低域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を高く設定することを特徴とする請求項３記載の画像動き補正装置。 - 手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、
前記撮像装置に設けられ、少なくとも変倍部又は焦点調節部を含む複数のレンズ群を有し、被写体を撮像面に結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正するため、前記撮像光学系において前記変倍部に対し撮像面側に配置された補正光学系を、光軸と直交する面内で移動することにより撮像光の光軸を制御する動き補正手段と、
前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段に対して制御信号を発生する制御信号発生手段と、を具備し、
前記制御信号発生手段は、
前記動き検出手段の出力に積分処理を施す積分手段を有し、前記焦点距離に基づき前記積分手段の時定数を変えることで前記制御信号発生手段の応答特性を変化させることを特徴とする画像動き補正装置。 - 前記制御信号発生手段は、
前記焦点距離が短いほど前記積分手段の時定数を小さく設定し、前記焦点距離が長いほど前記積分手段の時定数を大きく設定することを特徴とする請求項５記載の画像動き補正装置。 - 手振れ及びその他の振動による撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、
前記撮像装置に設けられ、少なくとも変倍部又は焦点調節部を含む複数のレンズ群を有し、被写体を撮像面に結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
撮像装置の動きに起因して発生する撮影画像の動きを補正するため、前記撮像光学系において前記変倍部に対し撮像面側に配置された補正光学系を、光軸と直交する面内で移動することにより撮像光の光軸を制御する動き補正手段と、
前記動き検出手段の出力に基づき前記動き補正手段に対して制御信号を発生する制御信号発生手段と、を具備し、
前記制御信号発生手段は、
前記動き検出手段の出力の位相遅れを補償する位相補償フィルタ処理を有し、前記焦点距離検出手段で検出された焦点距離に基づき、前記位相補償フィルタ処理の位相特性を変えることで前記制御信号発生手段の応答特性を変化させることを特徴とする画像動き補正装置。 - 前記制御信号発生手段は、
前記焦点距離が短いほど前記位相補償フィルタ処理により位相を進ませる周波数域を低く設定することを特徴とする請求項７記載の画像動き補正装置。 - 前記動き検出手段は、
前記撮像装置自体の角速度を検出する角速度センサであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の画像動き補正装置。 - 前記動き検出手段は、
撮影画像から画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の画像動き補正装置。 - 前記制御信号発生手段は、
所定のプログラムにより一連の信号処理を実行するマイクロコンピュータであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の画像動き補正装置。
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