JP4311013B2 - ブレ補正カメラシステム及びブレ補正カメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手振れ等による振動を検出し、像のブレを補正するブレ補正カメラシステム及びブレ補正カメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（従来の技術１：光学的なブレ補正装置）
図８は、振れ検出装置を含んだ光学的なブレ補正装置の基本的な構成を示すブロック図である。この図を用いて光学的なブレ補正装置のメカニズムを説明する。
まず、カメラに加えられた振れを角速度センサ１０により検出する。角速度センサ１０は、通常コリオリ力を検出する圧電振動式角速度センサを用いる。角速度センサ１０の出力は、基準値演算部５２へ送信される。
基準値演算部５２は、角速度センサ１０の出力より振れの基準値を演算する。
【０００３】
その後、角速度センサ１０からの振れ信号から基準値を減算し、積分部５４へ送信する。
積分部５４は、角速度の単位で表されている振れ信号を時間積分し、カメラの振れ角度に変換する。
目標駆動位置演算部５６は、積分部５４から送られてきた振れ角度情報にレンズの焦点距離などの情報を加味し、ブレ補正レンズ８０を駆動するための目標駆動位置情報を演算する。
【０００４】
この目標駆動位置情報に応じてブレ補正レンズ８０を動かすために、駆動信号演算部５８は、目標駆動位置情報とブレ補正レンズ８０の位置情報との差をとり、コイル７３へ駆動電流を流す。
【０００５】
ブレ補正レンズ８０を動かすためのアクチュエータは、ヨーク７１、マグネット７２、コイル７３から構成されている。
コイル７３は、ヨーク７１とマグネット７２により形成される磁気回路内に置かれており、コイル７３に電流を流すと、フレミングの左手の法則により、アクチュエータに力が発生する。また、コイル７３は、図８に示すように、ブレ補正レンズ８０を収めている鏡筒８２に取り付けられている。
ブレ補正レンズ８０、及び、鏡筒８２は、光軸Ｉに垂直な方向に動くことができるような構造となっているため、コイルに電流を流すことによりブレ補正レンズ８０を光軸Ｉに直交する方向に駆動させることが可能となる。
【０００６】
ブレ補正レンズ８０の動きは、赤外線発光ダイオード（以下、ＩＲＥＤ）７４、スリット板７５、スリット７６、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）７７により構成される光学的位置検出装置によりモニタしている。
ＩＲＥＤ７４が発光した光は、まずスリット７６を通過することにより、光線の幅を絞られ、ＰＳＤ７７へ到達する。ＰＳＤ７７は、その受光面上の光の位置に応じた信号を出力する素子である。
【０００７】
図８に示すとおり、スリット板７５は、鏡筒８２に取り付けられているため、ブレ補正レンズ８０の動きがスリット７６の動きとなり、ＰＳＤ７７の受光面上の光の動きとなる。従って、ＰＳＤ７７の受光面上の光の位置がブレ補正レンズ８０の位置と等価となる。ＰＳＤ７７により検出された信号は、位置信号７８としてフィードバックされる。
このような光学的なブレ補正装置は、主にカメラなどの撮影装置や双眼鏡などの光学装置に内蔵され、これらの装置が手持ちで使用されているときの使用者の手振れによる像ブレを補正するのに有効である。
【０００８】
（従来の技術２：画像回復）
光学的なブレ補正装置の他に像ブレを補正する方法として、画像回復という方法がある。これは、ブレの情報を利用してブレを含む画像を修復して元の画像を得る手法である。以下、その原理について説明する。
今、（ｘ，ｙ）を画面上の位置座標とし、ブレのない時の画像（以下、元画像）をｏ（ｘ，ｙ）、ブレによって劣化した画像（以下、ブレ画像）をｚ（ｘ，ｙ）、ブレによって広がった点像の情報（以下、点像関数）をｐ（ｘ，ｙ）とすると、この３つは、次の関係を満たす。
【０００９】
【数１】
【００１０】
ここで、＊は、コンボリューション（畳み込み積分）演算を表すもので、具体的には、以下の式で表される。
【００１１】
【数２】
【００１２】
図９は、数１，２を模式的に表した図である。
これをフーリエ変換して空間周波数（ｕ，ｖ）領域にすると、数１，２は、以下の式のようになる。
【００１３】
【数３】
【００１４】
ここで、Ｚ（ｕ，ｖ）、Ｏ（ｕ，ｖ）、Ｐ（ｕ，ｖ）は、それぞれｚ（ｘ，ｙ）、ｏ（ｘ，ｙ）、ｐ（ｘ，ｙ）のスペクトルである。また、数３において、Ｐ（ｕ，ｖ）は、特に空間周波数伝達関数と呼ばれている。
ここで、ブレ画像ｚ（ｘ，ｙ）に加えて、何らかの方法により点像関数ｐ（ｘ，ｙ）を知ることができれば、それぞれのスペクトルを算出し、数３を変形した以下の数４を利用することで、元画像のスペクトルＯ（ｕ，ｖ）を算出することができる。
【００１５】
【数４】
【００１６】
数４において、１／Ｐ（ｕ，ｖ）は、特に逆フィルタと呼ばれている。数４により算出したスペクトルを逆フーリエ変換すれば、元画像ｏ（ｘ，ｙ）を求めることができる。
【００１７】
この原理を利用して、振れ検出センサの出力から点像関数ｐ（ｘ，ｙ）を求め、ブレ画像を回復させる技術がこれまでに公知となっている。例えば、特許文献１〜特許文献３には、磁気テープに格納したブレ情報から画像回復を行う方法が記載されている。また、特許文献４には、ブレ情報の他、シャッタの開閉に伴う開口の変化をも考慮した方法が記載されている。
【００１８】
【特許文献１】
特開平０５−３２３４４４号公報
【特許文献２】
特開平０６−１１８４６８号公報
【特許文献３】
特開平０６−２７５１２号公報
【特許文献４】
特開平０７−２２６９０５号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の光学的なブレ補正装置及び画像回復には、以下に示す問題があった。
（光学的なブレ補正装置の問題）
前述のように、光学的なブレ補正装置は、ブレ補正レンズをアクチュエータで駆動する方式となっている。従って、アクチュエータにも電源を供給しなければならない。近年、デジタルカメラが急速に普及してきている。デジタルカメラは、その場で画像を確認できるという大きなメリットがある一方で、従来の銀塩カメラよりも電力の消費量が大きいという問題がある。そのため、ブレ補正機構にまで電力を供給するのはなかなか難しい。また、デジタルカメラは、小型化が進んでおり、十分な容量を持つ大きいバッテリーを搭載することも難しいとい。このように、光学的なブレ補正装置は、電力供給の観点からすると、特にデジタルカメラに搭載するには困難な点が多く、電力不足により光学的なブレ補正動作を行うことができない場合が多いという問題があった。
【００２０】
また、角速度センサで検出した角速度を角度に変換するには、積分演算をする必要があるが、積分の際には、定数が必要になる。この定数は、角速度センサ静止時の出力を使用することが一般的であり、かつ正確に角度に変換するには、この静止時の出力を正確に知る必要がある。
【００２１】
しかし、センサ静止時の出力値は、温度などの使用条件によって変わる（ドリフトする）ため、事前にその値を保持しておくことはできない。従って、実際にセンサが使用されるときに値を求めなければならないが、そのときには、使用者の手振れによって振動していることがほとんどである。よって、手振れの信号からセンサの静止時の出力値を求める必要が生じる。
【００２２】
一般に人間の手振れは、２〜７Ｈｚ程度の周波数成分が支配的である。一方、角速度センサのドリフトの周波数成分は、手振れのそれよりも低く、概ね１Ｈｚ未満の成分が支配的である。そのため、センサ出力の低周波成分を抽出してセンサの静止時の出力としている場合が多い（以下、低周波成分を抽出したものを基準値と呼ぶ）。低周波成分を抽出するには、通常は、移動平均やローパスフィルタを用いるが、その遮断周波数を最適な値に設定することは、以下に示すように困難であった。
【００２３】
図１０は、ドリフト成分を含まない場合の角速度センサ出力，基準値の出力，像面での振れ量を示す図である。
図１１は、ドリフト成分を含む場合の角速度センサ出力，基準値の出力，像面での振れ量を示す図である。
以下、図１０及び図１１を用いて、遮断周波数を設定するときの問題点について説明する。
図１０（ａ）は、手振れによって振動しているときの角速度センサ出力とローパスフィルタによって演算した基準値の出力をグラフにしたものである。ここでは、手振れを正弦波としてあり、角速度センサ１０の静止時の出力を０としてある。図には、２種類の基準値出力が描かれており、一方の基準値の遮断周波数は、他方のそれよりも低く設定されている。いずれの基準値も若干の振動が残っているが、遮断周波数の低いものの方が振幅は小さくなっている。
【００２４】
図１０（ｂ）は、それぞれの基準値を利用してブレ補正を行ったときの像面での振れ量をグラフにしたものである。これをみると、遮断周波数の低い方を利用した方がブレ量は小さく、ブレ補正が良好に行われている。
以上の結果からすると、ブレ補正効果を高めるためには、ローパスフィルタの遮断周波数を下げた方がよいように見える。しかし、単に遮断周波数を下げればよいというものではない。
【００２５】
前述のように、角速度センサ１０の静止時の出力は、環境条件などにより変化する（ドリフトする）ことが多い。図１１（ａ）は、その様子を示したものである。撮影者の手振れは、図１０（ａ）と同等であると仮定しているが、角速度センサ１０がドリフトしているため時間の経過とともに振動の中心がずれていってしまっている。図中には、図１０（ａ）と同等のローパスフィルタで演算された基準値も示してある。一見すると基準値は、問題なく演算されているように見える。
【００２６】
図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）のように角速度センサ出力がドリフトしているときにブレ補正をかけたときの像面のブレ量を表す図である。手振れによる高周波の振動は、抑えられているものの、時間の経過とともにブレが大きくなっていることがわかる。これは、センサのドリフトの影響でセンサの静止時の出力と演算した基準値との間に所定のオフセットが加わってしまったためであり、遮断周波数の低い方が、ブレ量が大きい。従って、センサがドリフトすることを考えると、単に遮断周波数を下げればよいというものではない。
【００２７】
このように、ドリフトの影響を避けたければ基準値を演算するローパスフィルタの遮断周波数を上げなければならないが、そうするとブレ補正をかけた後の像面の動きに高い周波数成分が残ってしまう。逆にブレ補正をかけた後の像面の動き（特に高周波成分）を抑えようとして遮断周波数を下げてしまうと、ドリフトの影響を大きく受けてしまう。このように、フィルタを使用している以上、基準値は、手振れ波形の影響やドリフトの影響を受けてしまう。これが検出誤差となり、ブレ補正を動作させても完全に像ブレを除去することができず、ブレが残ってしまうという問題があった。
【００２８】
さらに、光学的なブレ補正装置では、ブレ補正動作のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチが設けられている場合が多く、その場合、このスイッチをＯＮにし忘れて撮影時にブレ補正動作しなかったために、像ブレをした画像が撮影されてしまうという問題もあった。
【００２９】
（画像回復の課題）
数４による説明においては、画像回復による手法は、一見うまくいくように見える。しかし、以下に述べるような問題があった。
図１２，図１３は、従来の画像回復を説明する図である。
ここでは、簡単のために、ブレは、図１２（ｂ）に示すように一軸（Ｘ軸）方向に一様に発生したものとする。
この点像分布関数の断面をとると、図１３（ａ）のようになる。これをフーリエ変換したものが図１３（ｂ）であり、これが図１２（ａ）に示すブレの空間周波数伝達関数である。この伝達関数で注目すべきところは、値が０となっているところが何カ所かある点である。これを逆フィルタにすると図１３（ｃ）に示すように、無限大となってしまうところが存在する。これを数４に適用すると、ある特定の空間周波数に関しては、以下に示す数５のようになってしまい、元画像のスペクトル値は不定となる。
【００３０】
【数５】
【００３１】
伝達関数が０であるということは、ブレによって伝達されない（＝情報が失われる）周波数成分が存在するということであり、この式は、失われた周波数成分は、回復できないことを示している。これは、元画像を完全に回復させることができないことを意味している。
なお、実際には、逆フィルタが無限大とならないよう、以下の式で表されるウィナーフィルタを画像回復に使用する。
【００３２】
【数６】
【００３３】
図１３（ｄ）は、ウィナーフィルタをグラフにしたものである。
ウィナーフィルタにすることにより、数５のようにＯ（ｕ，ｖ）が不定となるところはなくなる。しかし、失われた周波数成分を回復させることができないことに変わりはない。
また、フィルタには、値が大きい部分がいくつか含まれているので、画像にノイズが含まれているとそのノイズ成分を増大させてしまう。そうすると、回復画像は、図１２（ｃ）に示すように縞模様が目立ってしまい、画質が低下してしまうという場合もあった。
この縞模様が発生するという問題は、ブレ量が大きい場合に顕著に現れる。
このように、光学的なブレ補正装置、画像回復技術ともにブレ補正効果の面において、それぞれ問題を抱えていた。
【００３４】
本発明の課題は、光学的なブレ補正を動作させたときのブレ補正効果をより高くすることができ、また、光学的なブレ補正を動作させない場合であっても、ブレを回復することができるブレ補正カメラシステム及びブレ補正カメラを提供することである。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、請求項１の発明は、振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部（１０）と、前記振動検出信号の低周波数成分を抽出することにより前記振動検出信号の基準値を演算する基準値演算部（５２）と、前記振動検出信号及び前記基準値に基づいて駆動され、像ブレを補正するブレ補正光学系（８０）と、前記ブレ補正光学系を含む撮影光学系により形成された像を撮像する撮像部（１５０）と、前記基準値を用いた点像分布関数、及び、前記振動検出信号を用いた点像分布関数を演算可能な点像分布関数演算部（１４０）と、前記撮像部により撮像された画像に対して、前記ブレ補正光学系によるブレ補正動作をするとき前記基準値を用いた前記点像分布関数により画像回復を行い、前記ブレ補正光学系によるブレ補正動作をしないとき前記振動検出信号を用いた前記点像分布関数により画像回復を行い像ブレを補正する画像回復演算部（１７０）と、を備えるブレ補正カメラシステムである。
請求項２の発明は、請求項１に記載のブレ補正カメラシステムにおいて、前記基準値演算部は、ローパスフィルタに前記振動検出信号を入力することにより前記振動検出信号の基準値を演算すること、を特徴とするブレ補正カメラシステムである。
【００３６】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のブレ補正カメラシステムにおいて、前記点像分布関数演算部（１４０）による前記点像分布関数の演算を前記基準値を用いて行うか、前記振動検出信号を用いて行うかを切り替える点像分布関数演算切り替え部（１３０）を備えること、を特徴とするブレ補正カメラシステムである。
【００３７】
請求項４の発明は、請求項３に記載のブレ補正カメラシステムにおいて、前記点像分布関数演算切り替え部（１３０）は、前記ブレ補正光学系（８０）によるブレ補正動作を行うか否かを切り替えるブレ補正動作設定部を兼ねていること、を特徴とするブレ補正カメラシステムである。
【００４０】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のブレ補正カメラシステムにおいて、前記振動検出部（１０）と、前記ブレ補正光学系（８０）と、前記撮像部（１５０）と、前記点像分布関数演算部（１４０）と、前記基準値演算部（５２）と、画像を記録する画像記録部（１６０）と、を備えたカメラ（２００）と、前記画像回復演算部（１７０）を有し、前記カメラとは別体の装置であって、前記画像記録部により記録された画像と前記点像分布関数とを入力することにより前記画像回復を行う外部装置（２３０）と、を備えることを特徴とするブレ補正カメラシステムである。
【００４１】
請求項６の発明は、振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部（１０）と、ローパスフィルタに前記振動検出信号を入力することにより前記振動検出信号の基準値を演算する基準値演算部（５２）と、前記振動検出信号及び前記基準値に基づいて駆動され、像ブレを補正するブレ補正光学系（８０）と、前記ブレ補正光学系を含む撮影光学系により形成された像を撮像する撮像部（１５０）と、前記撮像部により撮像された画像を記録する画像記録部（１６０）と、前記ブレ補正光学系によるブレ補正動作をするとき前記基準値を用いて点像分布関数を演算し、前記ブレ補正光学系によるブレ補正動作をしないとき前記振動検出信号を用いて点像分布関数を演算する点像分布関数演算部（１４０）と、を備えるブレ補正カメラである。
【００４２】
請求項７の発明は、請求項６に記載のブレ補正カメラにおいて、前記点像分布関数演算部（１４０）により演算された前記点像分布関数を前記画像記録部（１６０）又は通信手段（２１０，２２０）を用いて外部に出力する点像分布関数出力手段（１６０，２１０，２２０）を備えること、を特徴とするブレ補正カメラである。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明における光学的なブレ補正装置、画像回復部を内蔵したカメラの第１実施形態を示す模式図である。
角速度センサ１０は、カメラに印加された振動を角速度値で検出するセンサであり、角速度センサ１０にかかるコリオリ力を利用して角速度を検出し、検出結果を電圧信号として出力する振動検出部である。角速度センサ１０ａは、図中Ｘ軸方向の角度ブレを検出するセンサであり、角速度センサ１０ｂは、図中Ｙ軸方向の角度ブレを検出するセンサである。このように、角速度センサ１０ａ，１０ｂを互いに異なる軸方向に配置することにより、カメラの振動を２次元で検出することが可能となる。
角速度センサ１０により出力された電圧信号は、増幅部２０に送信される。なお、角速度センサ１０は、後述の電源供給部１１０より電源が供給されている間のみ、角速度の検出が可能となる。
【００４４】
増幅部２０は、角速度センサ１０の出力を増幅する増幅部である。一般的に角速度センサ１０からの出力は、小さいため、そのままＡ／Ｄ変換器３０によってデジタル化してマイコン９０内で処理しようとしても、角速度値の分解能が低すぎ（１ビットあたりの角速度値が大きすぎ）て正確な振動検出をすることができず、ブレ補正の精度を上げることができない。そこで、Ａ／Ｄ変換器３０に入力する前に角速度信号を増幅しておく。そうすると、マイコン９０内での角速度値の分解能を上げる（１ビットあたりの角速度値を小さくする）ことができ、ブレ補正の精度を上げることができる。
【００４５】
増幅部２０には、角速度センサ１０ａ，１０ｂにそれぞれ対応して増幅部２０ａ，２０ｂの２つが設けられている。また、ここでは、信号の増幅をするだけではなく、センサ出力に含まれる高周波ノイズを低減させることを目的とした、ローパスフィルタを付加してもよい。
増幅部２０により増幅した角速度信号（以下、振れ検出信号）は、Ａ／Ｄ変換器３０へ送信される。
【００４６】
Ａ／Ｄ変換器３０，４０は、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器である。本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器３０ａ，３０ｂと、Ａ／Ｄ変換器４０ａ，４０ｂとが設けられている。
Ａ／Ｄ変換器３０ａ，３０ｂは、増幅部２０から送られてきたアナログの振れ検出信号を、デジタル信号に変換する変換器である。振れ検出信号をデジタル信号に変換することで、マイコン９０内での演算処理が可能となる。ここで変換された振れ検出信号は、駆動信号演算部５０ａ，５０ｂに入力される。
Ａ／Ｄ変換器４０ａ，４０ｂは、駆動部７０から送られてきたブレ補正レンズ８０の位置情報（アナログ信号）をデジタル信号に変換する変換器である。変換されたブレ補正レンズ位置情報は、駆動信号演算部５０ａ，５０ｂに送信される。
【００４７】
なお、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器３０，４０は、マイコン９０に内蔵されているものを使用することを前提にしているが、この例に限らず、マイコン９０とは別体のＡ／Ｄ変換器を用いてもよい。
また、本実施形態では、増幅部２０ａ，２０ｂに対応するようにＡ／Ｄ変換器３０ａ，３０ｂの２つのＡ／Ｄ変換器を設けているが、Ａ／Ｄ変換器を１つにして変換動作を時間的に振り分けるようにしてもよい。例えば、増幅部２０ａの信号を変換した後、増幅部２０ｂの信号を変換し、その後増幅部２０ａ，増幅部２０ｂ，増幅部２０ａ・・・と変換を繰り返すようにしてもよい。これは、Ａ／Ｄ変換器４０ａ，４０ｂについても同様である。
【００４８】
駆動信号演算部５０は、Ａ／Ｄ変換器３０から送信されてきた振れ検出信号とＡ／Ｄ変換器４０から送信されてきたブレ補正レンズ位置情報とから、ブレ補正レンズ８０を駆動するための駆動信号を演算し、駆動信号を出力する演算部である。まず、振れ検出信号から基準値を演算し、その基準値を振れ検出信号値から減算する。それを積分することにより、角速度信号を角変位信号へと変換し、これに図示しない結像光学系全体の焦点距離などの諸条件を加味してブレ補正レンズ８０の目標駆動位置を演算する。
また、駆動信号演算部５０は、演算した目標駆動位置情報と駆動部７０からＡ／Ｄ変換器４０を介して送られてくるブレ補正レンズ８０の位置情報から駆動信号を演算する。
【００４９】
本実施形態では、駆動信号演算部５０ａ，５０ｂの２つの駆動信号演算部が設けられている。しかし、これを１つにして駆動信号演算動作を時間的に振り分けるようにしてもよい。例えば、Ｘ軸方向の信号の駆動信号を演算した後、Ｙ軸方向の信号の駆動信号を演算し、その後Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ・・・と交互に駆動信号を演算するようにしてもよい。
【００５０】
Ｄ／Ａ変換器６０は、駆動信号算部５０で演算された駆動信号（デジタル信号）をアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換器である。変換されたアナログ信号は、駆動部７０に送信される。
なお、本実施形態では、Ｄ／Ａ変換器６０は、マイコン９０に内蔵されているものを使用することを前提にしているが、これに限らず、マイコン９０とは別体のＤ／Ａ変換器を用いてもよい。
また、本実施形態では、Ｄ／Ａ変換器６０ａ，６０ｂの２つＤ／Ａ変換器が設けられているが、Ｄ／Ａ変換器を１つにして、変換動作を時間的に振り分けるようにしてもよい。例えば、Ｘ軸方向の信号を変換した後、Ｙ軸方向の信号を変換し、その後Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ・・・と変換するようにしてもよい。
【００５１】
駆動部７０は、Ｄ／Ａ変換器６０から送信されてきた駆動信号（アナログ信号）を基に、ブレ補正レンズ８０を駆動する駆動部である。駆動部７０は、ブレ補正レンズ８０を駆動するためのアクチュエータや、ブレ補正レンズ８０の位置を検出する位置検出センサ等を有している。位置検出センサの出力は、Ａ／Ｄ変換器４０を経由して駆動信号演算部５０に送信される。
ブレ補正レンズ８０を２次元方向で駆動する必要があるため、この駆動部７０は、駆動部７０ａ，７０ｂの２つ設ける必要がある。
【００５２】
ブレ補正レンズ８０は、撮影装置のレンズ鏡筒１９０に内蔵された図示しない結像光学系の一部であり、光軸Ｉと略直交する平面内を動くことができる単レンズ又は複数枚のレンズより構成されるブレ補正光学系である。ブレ補正レンズ８０は、駆動部７０によって光軸Ｉと略直交する方向に駆動され、結像光学系の光軸Ｉを偏向させる。
【００５３】
写真等の像のブレは、手振れ等のカメラに加えられる振動により、露光中に結像面の像が動いてしまうことにより発生する。しかし、図１に示すようなブレ補正カメラにおいては、角速度センサ１０などの振動検出センサが内蔵されており、その振動検出センサにより、カメラに加えられた振動を検出することができる。そして、カメラに加えられた振動が検出されれば、その振動による結像面の像の動きを知ることができるので、結像面上の像の動きが止まるようにブレ補正レンズ８０を動かすことによって、結像面上の像の動き、すなわち像ブレを補正することができる。
【００５４】
マイコン９０は、Ａ／Ｄ変換器３０，４０、駆動信号演算部５０、Ｄ／Ａ変換器６０等が組み込まれているマイコンである。ここで説明した動作のほかに、不図示のオートフォーカス駆動などの制御も、このマイコン９０が行うようにしてもよい。
【００５５】
半押しタイマ１００は、半押しスイッチＳＷ１がＯＮとなったと同時にＯＮとなり、半押しスイッチＳＷ１がＯＮの間は、ＯＮのままであり、また、半押しスイッチＳＷ１がＯＦＦとなってからも、一定時間は、ＯＮのままとなっているタイマである。この半押しタイマ１００は、ＯＮと同時にカウントを開始し、ＯＮの間は、カウントを継続する。
【００５６】
電源供給部１１０は、カメラの各部、ここでは、角速度センサ１０に電源を供給する部分であり、カメラの半押タイマ１００がＯＮの間、角速度センサ１０を始め、カメラシステム内で電源が必要とされるところに電源を供給し続ける。また、半押しタイマ１００がＯＦＦのとき、電源供給部１１０は、角速度センサ１０等への電源の供給を停止する。従って、カメラの半押しタイマ１００がＯＮの間に限り、角速度センサ１０によるカメラの振動検出が可能となる。
【００５７】
露光時間制御部１２０は、不図示のコマンドダイヤルなどで設定された露光時間の設定値から、イメージセンサへの露光時間を制御する部分である。露光時間情報や露光の開始及び終了のタイミング情報は、点像関数演算部１４０に送信される。
【００５８】
ブレ補正動作切り替えスイッチ（ＶＲＳＷ）１３０は、光学的なブレ補正動作のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチであり、レンズ鏡筒１９０の外周部に設けられている。ＶＲＳＷ１３０がＯＮの場合は、ブレ補正レンズ８０を駆動させて光学的なブレ補正動作を行う。一方、ＶＲＳＷ１３０がＯＦＦの場合は、ブレ補正レンズ８０の駆動を停止し、光学的なブレ補正動作は行わない。ＶＲＳＷ１３０の設定状態は、点像関数演算部１４０に送信される。
【００５９】
点像関数演算部１４０は、駆動信号演算部５０、露光時間制御部１２０から得た情報を基に露光中の点像関数（点像分布関数）を演算する点像分布関数演算部である。本実施形態における点像関数演算部１４０は、ＶＲＳＷ１３０の設定状態に応じて演算方法を以下のように変更する。
【００６０】
（光学的なブレ補正動作ＯＮの場合）
光学的なブレ補正動作ＯＮの場合には、駆動信号演算部５０内で演算された基準値と露光時間制御部１２０から得た露光タイミング情報に基づいて点像関数を演算する。
光学的なブレ補正動作ＯＮの場合には、ブレ補正レンズ８０による補正が完全であれば点像関数は、一点となるが、実際のブレ補正動作は、完全でないため、点像関数は、一点にはならない。つまり、ブレ補正レンズ８０によって補正しきれないブレ（ブレ補正残差）が残る。点像関数演算部１４０により算出する点像関数は、ブレ補正レンズ８０で補正しきれずに像面に残ったブレ補正残差を画像処理にて補正するためのものである。
点像関数演算部１４０の詳細な説明は、後に行う。
【００６１】
（光学的なブレ補正動作ＯＦＦの場合）
光学的なブレ補正動作ＯＦＦの場合には、駆動信号演算部５０内で演算された角変位信号、及び、露光時間制御部１２０から得た露光タイミング情報に基づいて点像関数を演算する。
光学的なブレ補正動作ＯＦＦの場合には、カメラに加えられた振動がそのまま像ブレとなる。本実施形態では、角速度センサ１０の出力を利用して点像関数を演算することにより、ブレ補正レンズ８０を駆動しなかった場合でも画像回復によって像ブレを軽減することが可能となる。
光学的なブレ補正動作ＯＮ／ＯＦＦいずれの場合であっても、点像関数演算部１４０において演算された点像関数は、画像回復演算部１７０へ送信される。
【００６２】
イメージセンサ１５０は、不図示の結像光学系によって結像された画像を光電変換して撮像する撮像部である。イメージセンサ１５０は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）タイプでもＣ−ＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）タイプでもよい。
【００６３】
画像保存部１６０は、イメージセンサ１５０で得た画像を保存しておく画像記録部である。保存したデータは、必要に応じて画像回復演算部１７０に送信される。
また、画像保存部１６０は、メモリカード等の外部記憶媒体に画像等のデータを保存することもできる。
なお、本実施形態における画像保存部１６０は、マイコン９０とは別に設けているが、マイコン９０内に組み込んでもよい。
【００６４】
画像回復演算部１７０は、画像保存部１６０から送られてきた画像データと点像関数演算部１４０から送られてきた点像関数情報とから画像に含まれるブレを取り除く画像回復演算を行う部分である。本実施形態では、画像回復には、数６に示したウィナーフィルタを使用している。
なお、本実施形態における画像回復演算部１７０は、マイコン９０とは別に設けているが、マイコン９０内に組み込んでもよい。
【００６５】
モニタ１８０は、撮影者が撮影した画像、及び、画像回復した後の画像等を確認する表示部である。
カメラボディ２００は、撮影部を有し、レンズ鏡筒１９０を交換可能な一眼レフカメラのカメラ本体である。
【００６６】
半押しスイッチＳＷ１は、不図示のレリーズボタンの半押し動作に連動してＯＮとなるスイッチである。この半押しスイッチＳＷ１がＯＮとなることにより、不図示の測光部による測光演算、オートフォーカス駆動部によるオートフォーカス駆動など一連の撮影準備動作を開始する。また、半押しタイマ１００がＯＦＦであった場合には、この半押しスイッチＳＷ１のＯＮに同期して半押しタイマ１００がＯＮとなる。
【００６７】
全押しスイッチＳＷ２は、前記レリーズボタンを更に押し込む全押し動作に連動してＯＮとなるスイッチである。このスイッチがＯＮとなることにより、図示しないシャッタ機構によるシャッタの開閉、イメージセンサによる画像の取り込みなど一連の撮影動作が行われる。
【００６８】
図２は、本実施形態におけるカメラの動作の流れを示すフローチャートである。
以下、図２に示したフローチャートに従い、本実施形態におけるカメラの動作の流れについて説明する。
なお、これ以降に説明する内容は、Ｘ方向Ｙ方向ともに共通の内容であるため、特に方向に関しては、明記せずに説明を行う。
ステップ（以下、Ｓとする）１０では、半押しスイッチＳＷ１がＯＮとなっているか否かを判定する。半押しスイッチＳＷ１がＯＮならばＳ２０へ進み、半押しスイッチＳＷ１がＯＦＦならばＳ１４０に進む。
【００６９】
Ｓ２０では、カウンタＴｓｗ１をリセットし、カウント値を０とする。カウンタＴｓｗ１は、半押しスイッチＳＷ１がＯＦＦになってからの経過時間を計測するためのカウンタで、カウント値は整数である。このカウンタは、半押しスイッチＳＷ１がＯＮの間は０のままで、半押しスイッチＳＷ１がＯＦＦで、かつ半押しタイマ１００がＯＮの間のみ動作する。
【００７０】
Ｓ３０では、半押しタイマ１００がＯＦＦであるか否かを判定する。半押しタイマ１００がＯＦＦであればＳ４０へ進み、半押しタイマ１００がＯＮであればＳ１７０へ進む。
Ｓ４０では、カウンタｔをリセットし、カウント値を０とする。カウンタｔは、半押しタイマ１００がＯＮとなっている時間を計測するためのカウンタである。このカウンタは、整数値カウンタであり、半押しタイマ１００がＯＮとなったと同時にカウント動作を開始し、半押しタイマ１００がＯＮの間は、カウント動作を続ける。
【００７１】
Ｓ５０では、半押しタイマ１００をＯＮにする。
Ｓ６０では、角速度センサ１０をＯＮとし、振動の検出を開始する。この他、Ａ／Ｄ変換器３０による変換動作もここで開始される。
Ｓ７０では、角速度センサ１０からの出力に基づいて基準値の演算を開始する。
Ｓ８０では、ブレ補正レンズ８０を駆動するための駆動信号の演算を開始する。
Ｓ９０では、ＶＲＳＷ１３０がＯＮに設定されているか否かを判定する。ＶＲＳＷ１３０がＯＮに設定されている場合は、ブレ補正レンズ８０を駆動させるためにＳ１００に進む。一方、ＶＲＳＷ１３０がＯＦＦに設定されている場合は、Ｓ１３０へ進む。
【００７２】
Ｓ１００では、ブレ補正レンズ８０の駆動を開始する。
Ｓ１１０では、露光動作、画像回復動作を行う。この動作の詳細については、後に図４を用いて説明する。
Ｓ１２０では、半押しタイマ１００のカウンタｔを１つ進める。
Ｓ１３０では、ブレ補正レンズ８０の駆動を停止する。なお、このステップに進んだ時点でブレ補正レンズ８０の駆動が既に停止していた場合は、そのまま停止状態を継続する。
【００７３】
Ｓ１４０では、半押しタイマ１００がＯＮであるか否かを判定する。半押しタイマ１００がＯＮならばＳ１５０へ進み、半押しタイマ１００がＯＦＦならばＳ１０へ戻り、半押しスイッチＳＷ１の検出を続行する。
Ｓ１５０では、このステップに進んだ時点では、カメラは半押しスイッチＳＷ１がＯＦＦで半押しタイマ１００がＯＮの状態になっている。この状態が継続している時間を計測するため、カウンタＴｓｗ１を１つ進める。
【００７４】
Ｓ１６０では、カウンタＴｓｗ１の値がしきい値Ｔ＿ＳＷ１よりも小さいか否かを判定する。ここで、しきい値Ｔ＿ＳＷ１は、カウンタＴｓｗ１の上限を決めるための定数で、半押しスイッチＳＷ１がＯＦＦとなってから半押しタイマ１００がＯＦＦとなるまでの時間を決めるものである。
カウンタＴｓｗ１がしきい値Ｔ＿ＳＷ１に満たない場合、すなわち肯定判定の場合は、半押しタイマ１００はＯＦＦとせず、Ｓ１７０に進む。一方、カウンタＴｓｗ１がこのしきい値Ｔ＿ＳＷ１と等しくなった場合、すなわちこのステップで否定判定となった場合は、Ｓ２２０に進み、半押しタイマ１００をＯＦＦにする処理、および半押しタイマ１００がＯＦＦになったときに伴う処理を行う。
【００７５】
Ｓ１７０では、角速度センサ１０がＯＮの状態を継続し、振れの検出を行う。また、Ａ／Ｄ変換器３０による変換動作も継続する。
Ｓ１８０では、基準値の演算を継続する。
Ｓ１９０では、角速度センサ１０の出力とＳ１８０で演算した基準値からブレ補正レンズ８０を駆動するための駆動信号の演算を継続する。
Ｓ２００では、ＶＲＳＷ１３０がＯＮに設定されているか否かを判定する。ＶＲＳＷ１３０がＯＮに設定されている場合は、ブレ補正レンズ８０の駆動を継続させるためにＳ２１０に進む。ＶＲＳＷ１３０がＯＦＦに設定されている場合は、Ｓ１３０へ進む。
【００７６】
Ｓ２１０では、ブレ補正レンズ８０の駆動を継続する。
Ｓ２２０では、ブレ補正レンズ８０の駆動を停止する。
Ｓ２３０では、基準値の演算を停止する。
Ｓ２４０では、角速度センサ１０への電源の供給をストップし、角速度センサ１０をＯＦＦとする。
Ｓ２５０では、半押しタイマ１００をＯＦＦにしてＳ１０に戻り、半押しスイッチＳＷ１の状態検出を行う。
【００７７】
図３は、図１の駆動信号演算部５０、及び、画像回復を行うための各演算部の構成を示す図である。
基準値演算部５２は、Ａ／Ｄ変換器３０より送信されてきたセンサ出力信号から、駆動信号演算のための基準値を演算する部分である。通常の振れでの基準値は、角速度センサ１０が完全に静止している状態での出力（以下、ゼロ出力）値とすればよい。しかし、このゼロ出力値は、ドリフトや温度などの環境条件で変動してしまうため、基準値を固定値とすることができない。従って、実際に使用されている状態、つまり撮影者の手振れの信号から基準値を演算し、ゼロ出力を求めなければならない。
基準値演算の一例を以下に示す。
【００７８】
【数７】
【００７９】
ここで、ωは、振れ検出信号であり、ω0 は、振れの基準値である。また、これらの変数に付いているサフィックスｔは、経過時間（サンプリング：整数値）を表す変数である。この数７は、振れ検出信号の移動平均を表すものである。
角速度センサ１０のゼロ出力信号の周波数は、人間の手振れのそれに比べるとずっと低い。よって、基準値は、振れ検出信号の低周波成分を抽出すればよい。そこで、振れ検出信号、すなわち手振れの移動平均を演算して手振れ検出信号の基準値を演算している。そして、なるべく低い周波数成分のみを抽出するため、移動平均に使用するデータの数を多くしている。
【００８０】
振れの基準値は、角速度センサ１０のゼロ出力値に近い値であることが望ましく、ゼロ出力値と基準値とに相違がある場合は、それがブレ補正レンズ８０で補正しきれないブレとして画像に残ってしまう。
なお、基準値の演算は、数７のような移動平均に限らず、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタなどのローパスフィルタを用いてもよい。
【００８１】
積分演算部５４は、振れ検出信号（角速度）を積分して振れ角度情報に変換し、さらにブレ補正レンズの目標駆動位置を演算する演算部である。積分演算部５４が行う演算の一例を以下に示す。
【００８２】
【数８】
【００８３】
数８中の各記号は、θ（ｔ）：目標駆動位置，ω（ｔ）：振れ検出信号，ω0 （ｔ）：基準値，t：時間（整数値）であり、Ｃは、レンズの焦点距離等の条件によって決まる定数である。
【００８４】
駆動信号算出部５８は、積分演算部５４で演算した目標駆動位置と駆動部７０からＡ／Ｄ変換器４０を経由して送信されてきたブレ補正レンズ８０の位置から、ブレ補正レンズ８０を駆動するための信号を算出する部分である。
駆動信号の演算は、目標駆動位置とブレ補正レンズ８０の位置との偏差を求め、偏差に比例する項、偏差の積分に比例する項、偏差の微分に比例する項を加算して駆動信号を演算するＰＩＤ制御が一般的である。なお、駆動信号の演算方法は、ＰＩＤ制御に限らず、他の方法でもよい。
【００８５】
信号流れ制御部５９は、ＶＲＳＷ１３０の状態により、点像関数演算部１４０へ送信するデータを切り替える部分である。ＶＲＳＷ１３０がＯＮの状態では、基準値演算部５２により演算された基準値を点像関数演算部１４０へ送信する。一方、ＶＲＳＷ１３０がＯＦＦの状態では、積分演算部５４から出力された目標駆動位置信号を点像関数演算部１４０へ送信する。
【００８６】
点像関数演算部１４０では、信号流れ制御部５９から送信されてきた基準値、または、振れ検出信号を用いて露光中の点像関数を演算する。ここで、点像関数の演算に基準値を用いるか、振れ検出信号を用いるかは、先にも述べたように、ＶＲＳＷ１３０がＯＮしているか否か、すなわち、光学的なブレ補正動作がＯＮか否かにより変わる。
【００８７】
（光学的なブレ補正動作ＯＮの場合）
光学的なブレ補正動作ＯＮの場合、図１０，１１において説明したように、光学的なブレ補正装置でブレ補正を実行してもブレを補正しきれず、若干のブレが画像に残ってしまう（ブレ補正残差が発生する）場合がある。このようなブレ補正残差が発生する原因は、主に基準値によるところが大きい。そのため、この点像関数演算部１４０では、基準値を基にブレ補正残差の点像関数を算出する。ここで算出した点像関数は、後述の画像回復演算部１７０に送信される。画像回復演算部１７０は、この点像関数を基に画像回復演算を行い、ブレ補正レンズ８０で補正しきれなかった分を補うようにブレを補正する。
【００８８】
（光学的なブレ補正動作ＯＦＦの場合）
光学的なブレ補正動作ＯＦＦの場合には、ブレ補正レンズ８０を駆動しないので、カメラの振動によるブレは、全く軽減されることはない。しかし、図１に示すカメラは、角速度センサ１０を内蔵し、カメラに加えられる信号を検出しているので、それを利用することにより点像関数を演算する。ここで、算出した点像関数は、画像回復演算部１７０に送信され、画像回復演算に用いられる。
このように、光学的なブレ補正動作ＯＦＦの場合には、角速度センサ１０の出力を用いて点像関数を演算することにより、バッテリー不足やＶＲＳＷ１３０の入れ忘れなどでブレ補正レンズ８０を駆動しなかった場合でも、画像回復処理によってブレのない画像を得ることが可能となる。
【００８９】
画像回復では、先に図１３で説明したように、ブレが大きくなるほど伝達されない周波数成分が増えるため、画像の回復が難しくなる。従来の例では、光学的なブレ補正装置を持たないカメラに角速度センサを内蔵し、センサ出力から点像関数を求めて画像回復を行うので、画像のブレが大きくなってしまい、前述の理由により画像回復をしても画質が改善されなかったりするという問題があった。
【００９０】
しかし、本実施形態では、ブレ補正レンズ８０による光学的なブレ補正装置と組み合わせ、まず光学的なブレ補正装置により画像のブレをある程度軽減し、その後に画像回復を行うようにした。
図５は、本実施形態における画像回復を説明する図である。
図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）にそれぞれ示した点像関数，空間周波数伝達関数，逆フィルタ，ウィナーフィルタと、図１３に示した従来のものと比較すると、図５（ｂ）の空間周波数伝達関数が０になっている点が図１３（ｂ）のそれよりも少なくなっていることがわかる。これは、伝達されない周波数成分が減少していることを表しており、画像回復を効果的に行うことができることを示している。
ここで、画像回復を行うための点像関数を求めるため演算例を示す。
まず、基準値の総平均値を求める。
【００９１】
【数９】
【００９２】
ここで、Ｎは、平均の演算に使用した基準値の数（＝時間）であり、例えば基準値演算のサンプリング周波数が１ｋＨｚの時、１秒分の基準値の平均をとる場合は、Ｎ＝１０００となる。ここでは、全押しスイッチがＯＮとなった時間から１秒〜数秒程度前までのデータを使用する。
次に、この平均値を使用して、露光時間の間だけ基準値の積分を行う。
【００９３】
【数１０】
【００９４】
これらの演算をそれぞれＸ方向、Ｙ方向について行い、それらをＸ−Ｙ平面に展開することにより、点像分布関数が得られる。
なお、以上の点像関数の演算手法は、点像関数演算の一例であり、演算には、他の方法を利用してもよい。
【００９５】
図４は、本実施形態におけるカメラの露光動作、画像回復動作の詳細を示すフローチャートであり、図２におけるＳ１１０の動作を示している。
Ｓ５００では、全押しスイッチＳＷ２がＯＮか否かを判定する。全押しスイッチＳＷ２がＯＮの場合は、Ｓ５１０へ進み、全押しスイッチＳＷ２がＯＦＦの場合は、Ｓ５２０へ進む。
Ｓ５１０では、露光開始の処理が済んでいるか否かを判定する。露光開始処理が済んでいる場合は、Ｓ５２０へ進み、露光開始処理が済んでいない場合は、Ｓ５３０へ進む。全押しスイッチＳＷ２は、露光動作のきっかけとなるスイッチである。このスイッチがＯＮとなったときに露光が開始されていなければここで露光を開始し、既に露光が開始されていれば露光の制御を行うようにする。
【００９６】
Ｓ５２０では、露光中であるか否かを判定する。露光中であればＳ５４０へ進み、露光中でなければＳ５７０へ進む。
Ｓ５３０では、不図示のミラーのアップ、シャッタを開ける等の露光開始のための処理を行う。
Ｓ５４０では、ＶＲＳＷ１３０がＯＮになっているか否かを判定する。ＶＲＳＷ１３０がＯＮとなっていればＳ５５０へ進み、ＶＲＳＷ１３０がＯＦＦであればＳ５６０へ進む。
【００９７】
Ｓ５５０では、基準値を積分する。これは、光学的なブレ補正動作によって補正しきれなかった像のブレを演算するものと等価である。積分した値は、メモリなどに蓄積しておき、露光後の点像関数の演算に利用する。
Ｓ５６０では、目標駆動位置信号を読み込み、メモリなどに蓄積しておく。これを利用して露光終了後に点像関数の演算を行う。
Ｓ５７０では、露光を終了させるための処理が完了しているか否かを判定する。処理が完了している場合には、Ｓ５９０へ進み、処理が完了していない場合には、Ｓ５８０へ進む。
Ｓ５８０では、ミラーのダウン、シャッタを閉じる等の露光終了のための処理を行う。
Ｓ５９０では、点像関数の演算が終了しているか否かを判定する。点像関数の演算が終了していればＳ６１０へ進み、点像関数の演算が終了していなければＳ６００へ進む。
【００９８】
Ｓ６００では、点像関数の演算を開始もしくは継続する。このステップに来た時点で点像関数の演算が開始されていなければ演算を開始し、既に演算が開始されていたらその演算を継続する。
Ｓ６１０では、画像回復の演算が終了しているか否かを判定する。画像回復の演算が終了していればＳ１２０へ進み、画像回復の演算が終了していなければＳ６２０へ進む。
Ｓ６２０では、画像回復の演算を開始もしくは継続する。このステップに来た時点で画像回復の演算が開始されていなければ演算を開始し、既に画像回復の演算が開始されていたらその演算を継続する。
【００９９】
先に示した従来の技術では、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示した情報から画像回復しようとしたため、図１２（ｃ）のように縞模様が発生してしまい、画像そのものは、ある程度回復しても画質が悪化してしまうという問題があった。この縞模様が発生するという問題は、ブレ量が大きい場合に顕著に現れるが、ブレ量が小さければそれほど大きな問題にはならない。
図６は、図１２と同様、Ｘ軸方向に一様にブレが発生した場合であって、図１２よりもブレ量が小さい場合を想定した図である。
この点像分布関数の断面をとると、図５（ａ）のようになる。これをフーリエ変換したものが図５（ｂ）であり、これが図６（ａ）に示すブレの空間周波数伝達関数である。図５（ｂ）と図１３（ｂ）とを比較すると、図５（ｂ）の方が伝達関数＝０となる点が少なくなっていることがわかる。つまり、ブレが少ないと数５のように値が不定となる状況が発生する箇所が少なくなる分、画像回復も容易になる。この状況で回復を行った結果の一例が図６（ｃ）であるが、この場合、画質の低下は、それほど顕著ではなくなる。
【０１００】
本実施形態では、光学的なブレ補正装置と組み合わせることにより、画像回復に使用する画像と点像関数は、図１２に示した場合と同じだけカメラが振れた場合であっても、それぞれ図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すようになり、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に比べてブレ量が少なくなっている。
これらの画像を使って画像回復演算を行うと、図６（ｃ）のようになり、画像の回復を行うことができるとともに画質の悪化を防ぐことができる。
以上のように、本実施形態によれば、光学的なブレ補正動作を行う場合は、基準値出力から点像関数を演算し、光学的なブレ補正装置と画像回復とを組み合わせて利用するので、ブレ補正レンズ８０で補正しきれなかった分を画像回復処理によって補うことができ、ブレ補正効果をさらに高めることができる。
【０１０１】
また、光学的なブレ補正動作を行わない場合は、角速度センサ１０の出力から点像関数を演算し、撮影後の画像回復処理によってブレを軽減することができる。したがって、バッテリー不足、スイッチの入れ忘れなど、何らかの障害によりブレ補正レンズ８０が動作しない場合であっても、画像回復処理によってブレを軽減させることができる。
【０１０２】
（第２実施形態）
第１実施形態では、画像回復演算部は、カメラに内蔵されていた。しかし、現在のデジタル写真の用途から考えると、後からパソコン等により処理することが好ましい場合もある。第２実施形態は、第１実施形態における画像回復演算部１７０に相当する機能を、パソコン等に搭載されるアプリケーションソフトに組み込むようにした形態である。
【０１０３】
図７は、第２実施形態における光学的なブレ補正装置を内蔵したカメラ、及び、画像回復システムの概要を示す図である。
第２実施形態の説明においては、図１と共通する部分の説明は、適宜省略する。
本実施形態では、カメラ内で画像回復演算を行うのではなく、画像と点像関数をパソコン等に転送し、パソコン等により画像回復を行うようにしている。従って、画像回復演算部１７０ｂは、カメラに内蔵されず、また画像保存部１６０と点像関数演算部１４０は、接続コネクタ２１０と接続されている。
【０１０４】
接続コネクタ２１０は、画像保存部１６０に保存された画像と、点像関数演算部１４０で演算された点像関数とをカメラ外部に送信するためのコネクタである。接続コネクタ２１０には、接続ケーブル２２０が接続可能な構成になっており、接続ケーブル２２０を介してパソコンなどにデータを転送することができる。
【０１０５】
接続ケーブル２２０は、カメラボディ２００の接続コネクタ２１０とパソコン２３０の通信ポートとを接続するケーブルであり、このケーブルを介してカメラとパソコンとの間でデータの送受信を行う。
なお、接続コネクタ２１０及び接続ケーブル２２０からなる通信手段は、例えば、ＲＳ−２３２Ｃ、ＵＳＢ、パラレルポート、ＩＥＥＥ１３９４等どのような規格を用いてもよいが、パソコン２３０側の対応する規格に併せて、複数種類を用意してもよい。
【０１０６】
パソコン２３０は、ディスプレイ、通信ポート等を備えた通常のコンピュータであり、別途供給される画像処理ソフトを組み込む（インストール）することにより、本実施形態における外部装置として利用可能となる。パソコン２３０は、接続ケーブル２２０によりカメラボディ２００と接続されており、接続ケーブル２２０を介してカメラボディ２００と通信を行うことにより、撮影した画像の表示や処理を行う。
【０１０７】
画像処理ソフト２４０は、接続ケーブル２２０を介してカメラボディ２００から画像データなどをパソコンに転送して入力するデータ入力部（データ入力手順）２４０ａを含む他、パソコン側からカメラの設定などを行うことができるプログラムである。画像処理ソフト２４０は、ＣＤ−ＲＯＭ等の媒体に格納されており、パソコンなどにインストールして使用する。
また、画像処理ソフト２４０には、点像関数を読み込み、画像データと点像関数から画像回復演算を行う画像回復演算部１７０ｂ（画像回復演算手順）も含まれている。したがって、画像処理ソフト２４０をパソコン２３０上で実行することにより、パソコン２３０上で画像回復処理を行うことができるようになる。
パソコン２３０上で画像回復処理を行うようにすれば、その効果を確認しながら処理を行うことができ、処理後の結果が気に入らない場合には、処理をキャンセルすることもできる。また、画像回復処理の効き具合を調整してブレ量を調整することもできる。
【０１０８】
本実施形態によれば、画像回復演算部１７０ｂを外部装置であるパソコンなどに搭載することにより、カメラ内のマイコンよりも演算能力が勝るパソコンで演算させることができ、処理を高速に行うことができると共に、カメラの消費電力を抑えることができる。また、パソコンのディスプレイを使用することで、より効率よく、かつ詳細に画像回復の結果を確認することができる。
特に、光学的なブレ補正動作を行わない場合には、画像回復後にかえって画質の劣化を生じてしまう場合があるが、本実施形態によれば、画像回復後の結果を十分に確認することができるので、より確実に高画質な画像を得ることができる。
【０１０９】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、各実施形態において、画像回復には、数６に示したウィナーフィルタを使用する例を示したが、これに限らず他の手法を用いてもよい。
【０１１０】
また、各実施形態において、カメラは、一眼レフカメラである例を示したが、これに限らず、例えば、コンパクトカメラのような、レンズ非交換式でもよい。
【０１１１】
さらに、第２実施形態において、接続ケーブル２２０を介して点像関数等をパソコン２３０へ伝える例を示したが、これに限らず、例えば、記憶媒体を介して伝えるようにしてもよいし、無線通信により伝えるようにしてもよい。
【０１１２】
さらにまた、第２実施形態において、一般的なパソコンを利用して画像回復を行うようにした例を示したが、これに限らず、例えば、専用の画像処理装置等、他の外部装置であってもよい。
【０１１３】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）像ブレを補正するブレ補正光学系と、基準値、又は、振動検出信号を用いて点像分布関数を演算する点像分布関数演算部と、撮像部により撮像された画像に対して点像分布関数で画像処理することにより画像回復を行い像ブレを補正する画像回復演算部とを備えるので、ブレ補正光学系を用いた光学的なブレ補正を行うか否かに関わらず、画像回復を行うことができる。
【０１１４】
（２）点像分布関数演算部による点像分布関数の演算を基準値を用いて行うか、振動検出信号を用いて行うかを切り替える点像分布関数演算切り替え部を備えるので、必要に応じて点像分布関数の演算方法を選択することができ、必要なときに画像回復を有効に行うことができる。
【０１１５】
（３）点像分布関数演算切り替え部は、ブレ補正光学系によるブレ補正動作を行うか否かを切り替えるブレ補正動作設定部を兼ねているので、ブレ補正光学系によるブレ補正動作に連動して、点像分布関数の演算方法を変更することができ、ブレ補正光学系によるブレ補正動作の有無に応じた最適な点像分布関数の演算を行うことができる。
【０１１６】
（４）ブレ補正光学系によるブレ補正動作を行う場合には、点像分布関数演算部は、基準値を用いて点像分布関数を演算するので、演算される点像分布関数は、ブレ補正光学系によるブレ補正動作では補正しきれなかったブレ成分に関するものとなり、画像回復によりこの残ったブレを有効に回復することができる。
【０１１７】
（５）ブレ補正光学系によるブレ補正動作を行わない場合には、点像分布関数演算部は、振動検出信号を用いて点像分布関数を演算するので、演算される点像分布関数は、カメラのブレそのものに関するものとなり、このカメラのブレに起因する像ブレを画像回復により回復することができる。
【０１１８】
（６）点像分布関数演算部を備えたカメラと、画像回復演算部を有した外部装置とを備えるので、演算量の大きな画像回復をカメラにより行う必要が無く、カメラを安価にすることができ、また、カメラの消費電力を少なくすることができる。
【０１１９】
（７）像ブレを補正するブレ補正光学系と、基準値、又は、振動検出信号を用いて点像分布関数を演算する点像分布関数演算部とを備えるので、ブレ補正光学系を用いた光学的なブレ補正を行うか否かに関わらず、画像回復に必要な点像分布関数を最適な演算方法で演算することができ、撮影した画像を後に外部装置などにより有効に画像回復することができる。
【０１２０】
（８）点像分布関数演算部により演算された点像分布関数を画像記録部又は通信手段を用いて外部に出力する点像分布関数出力手段を備えるので、煩雑な作業を行うことなく、外部装置による画像回復を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における光学的なブレ補正装置、画像回復部を内蔵したカメラの第１実施形態を示す模式図である。
【図２】本実施形態におけるカメラの動作の流れを示すフローチャートである。
【図３】図１の駆動信号演算部５０、及び、画像回復を行うための各演算部の構成を示す図である。
【図４】本実施形態におけるカメラの露光動作、画像回復動作の詳細を示すフローチャートであり、図２におけるＳ１１０の動作を示している。
【図５】本実施形態における画像回復を説明する図である。
【図６】本実施形態における画像回復を説明する図である。
【図７】第２実施形態における光学的なブレ補正装置を内蔵したカメラ、及び、画像回復システムの概要を示す図である。
【図８】振れ検出装置を含んだ光学的なブレ補正装置の基本的な構成を示すブロック図である。
【図９】数１，２を模式的に表した図である。
【図１０】ドリフト成分を含まない場合の角速度センサ出力，基準値の出力，像面での振れ量を示す図である。
【図１１】ドリフト成分を含む場合の角速度センサ出力，基準値の出力，像面での振れ量を示す図である。
【図１２】従来の画像回復を説明する図である。
【図１３】従来の画像回復を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 角速度センサ
２０ 増幅部
３０，４０ Ａ／Ｄ変換器
５０ 駆動信号演算部
５２ 基準値演算部
５４ 積分演算部
５８ 駆動信号算出部
５９ 信号流れ制御部
６０ Ｄ／Ａ変換器
７０ 駆動部
８０ ブレ補正レンズ
９０ マイコン
１００ 半押しタイマ
１１０ 電源供給部
１２０ 露光時間制御部
１３０ ブレ補正動作切り替えスイッチ（ＶＲＳＷ）
１４０ 点像関数演算部
１５０ イメージセンサ
１６０ 画像保存部
１７０ 画像回復演算部
１８０ モニタ
１９０ レンズ鏡筒
２００ カメラボディ
２１０ 接続コネクタ
２２０ 接続ケーブル
２３０ パソコン
２４０ 画像処理ソフト
ＳＷ１ 半押しスイッチ
ＳＷ２ 全押しスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、手振れ等による振動を検出し、像のブレを補正するブレ補正カメラシステム及びブレ補正カメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（従来の技術１：光学的なブレ補正装置）
図８は、振れ検出装置を含んだ光学的なブレ補正装置の基本的な構成を示すブロック図である。この図を用いて光学的なブレ補正装置のメカニズムを説明する。
まず、カメラに加えられた振れを角速度センサ１０により検出する。角速度センサ１０は、通常コリオリ力を検出する圧電振動式角速度センサを用いる。角速度センサ１０の出力は、基準値演算部５２へ送信される。
基準値演算部５２は、角速度センサ１０の出力より振れの基準値を演算する。
【０００３】
その後、角速度センサ１０からの振れ信号から基準値を減算し、積分部５４へ送信する。
積分部５４は、角速度の単位で表されている振れ信号を時間積分し、カメラの振れ角度に変換する。
目標駆動位置演算部５６は、積分部５４から送られてきた振れ角度情報にレンズの焦点距離などの情報を加味し、ブレ補正レンズ８０を駆動するための目標駆動位置情報を演算する。
【０００４】
この目標駆動位置情報に応じてブレ補正レンズ８０を動かすために、駆動信号演算部５８は、目標駆動位置情報とブレ補正レンズ８０の位置情報との差をとり、コイル７３へ駆動電流を流す。
【０００５】
ブレ補正レンズ８０を動かすためのアクチュエータは、ヨーク７１、マグネット７２、コイル７３から構成されている。
コイル７３は、ヨーク７１とマグネット７２により形成される磁気回路内に置かれており、コイル７３に電流を流すと、フレミングの左手の法則により、アクチュエータに力が発生する。また、コイル７３は、図８に示すように、ブレ補正レンズ８０を収めている鏡筒８２に取り付けられている。
ブレ補正レンズ８０、及び、鏡筒８２は、光軸Ｉに垂直な方向に動くことができるような構造となっているため、コイルに電流を流すことによりブレ補正レンズ８０を光軸Ｉに直交する方向に駆動させることが可能となる。
【０００６】
ブレ補正レンズ８０の動きは、赤外線発光ダイオード（以下、ＩＲＥＤ）７４、スリット板７５、スリット７６、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）７７により構成される光学的位置検出装置によりモニタしている。
ＩＲＥＤ７４が発光した光は、まずスリット７６を通過することにより、光線の幅を絞られ、ＰＳＤ７７へ到達する。ＰＳＤ７７は、その受光面上の光の位置に応じた信号を出力する素子である。
【０００７】
図８に示すとおり、スリット板７５は、鏡筒８２に取り付けられているため、ブレ補正レンズ８０の動きがスリット７６の動きとなり、ＰＳＤ７７の受光面上の光の動きとなる。従って、ＰＳＤ７７の受光面上の光の位置がブレ補正レンズ８０の位置と等価となる。ＰＳＤ７７により検出された信号は、位置信号７８としてフィードバックされる。
このような光学的なブレ補正装置は、主にカメラなどの撮影装置や双眼鏡などの光学装置に内蔵され、これらの装置が手持ちで使用されているときの使用者の手振れによる像ブレを補正するのに有効である。
【０００８】
（従来の技術２：画像回復）
光学的なブレ補正装置の他に像ブレを補正する方法として、画像回復という方法がある。これは、ブレの情報を利用してブレを含む画像を修復して元の画像を得る手法である。以下、その原理について説明する。
今、（ｘ，ｙ）を画面上の位置座標とし、ブレのない時の画像（以下、元画像）をｏ（ｘ，ｙ）、ブレによって劣化した画像（以下、ブレ画像）をｚ（ｘ，ｙ）、ブレによって広がった点像の情報（以下、点像関数）をｐ（ｘ，ｙ）とすると、この３つは、次の関係を満たす。
【０００９】
【数１】
ここで、＊は、コンボリューション（畳み込み積分）演算を表すもので、具体的には、以下の式で表される。
【００１１】
【数２】
図９は、数１，２を模式的に表した図である。
これをフーリエ変換して空間周波数（ｕ，ｖ）領域にすると、数１，２は、以下の式のようになる。
【００１３】
【数３】
ここで、Ｚ（ｕ，ｖ）、Ｏ（ｕ，ｖ）、Ｐ（ｕ，ｖ）は、それぞれｚ（ｘ，ｙ）、ｏ（ｘ，ｙ）、ｐ（ｘ，ｙ）のスペクトルである。また、数３において、Ｐ（ｕ，ｖ）は、特に空間周波数伝達関数と呼ばれている。
ここで、ブレ画像ｚ（ｘ，ｙ）に加えて、何らかの方法により点像関数ｐ（ｘ，ｙ）を知ることができれば、それぞれのスペクトルを算出し、数３を変形した以下の数４を利用することで、元画像のスペクトルＯ（ｕ，ｖ）を算出することができる。
【００１５】
【数４】
数４において、１／Ｐ（ｕ，ｖ）は、特に逆フィルタと呼ばれている。数４により算出したスペクトルを逆フーリエ変換すれば、元画像ｏ（ｘ，ｙ）を求めることができる。
【００１７】
この原理を利用して、振れ検出センサの出力から点像関数ｐ（ｘ，ｙ）を求め、ブレ画像を回復させる技術がこれまでに公知となっている。例えば、特許文献１〜特許文献３には、磁気テープに格納したブレ情報から画像回復を行う方法が記載されている。また、特許文献４には、ブレ情報の他、シャッタの開閉に伴う開口の変化をも考慮した方法が記載されている。
【００１８】
【特許文献１】
特開平０５−３２３４４４号公報
【特許文献２】
特開平０６−１１８４６８号公報
【特許文献３】
特開平０６−２７５１２号公報
【特許文献４】
特開平０７−２２６９０５号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の光学的なブレ補正装置及び画像回復には、以下に示す問題があった。
（光学的なブレ補正装置の問題）
前述のように、光学的なブレ補正装置は、ブレ補正レンズをアクチュエータで駆動する方式となっている。従って、アクチュエータにも電源を供給しなければならない。近年、デジタルカメラが急速に普及してきている。デジタルカメラは、その場で画像を確認できるという大きなメリットがある一方で、従来の銀塩カメラよりも電力の消費量が大きいという問題がある。そのため、ブレ補正機構にまで電力を供給するのはなかなか難しい。また、デジタルカメラは、小型化が進んでおり、十分な容量を持つ大きいバッテリーを搭載することも難しいとい。このように、光学的なブレ補正装置は、電力供給の観点からすると、特にデジタルカメラに搭載するには困難な点が多く、電力不足により光学的なブレ補正動作を行うことができない場合が多いという問題があった。
【００２０】
また、角速度センサで検出した角速度を角度に変換するには、積分演算をする必要があるが、積分の際には、定数が必要になる。この定数は、角速度センサ静止時の出力を使用することが一般的であり、かつ正確に角度に変換するには、この静止時の出力を正確に知る必要がある。
【００２１】
しかし、センサ静止時の出力値は、温度などの使用条件によって変わる（ドリフトする）ため、事前にその値を保持しておくことはできない。従って、実際にセンサが使用されるときに値を求めなければならないが、そのときには、使用者の手振れによって振動していることがほとんどである。よって、手振れの信号からセンサの静止時の出力値を求める必要が生じる。
【００２２】
一般に人間の手振れは、２〜７Ｈｚ程度の周波数成分が支配的である。一方、角速度センサのドリフトの周波数成分は、手振れのそれよりも低く、概ね１Ｈｚ未満の成分が支配的である。そのため、センサ出力の低周波成分を抽出してセンサの静止時の出力としている場合が多い（以下、低周波成分を抽出したものを基準値と呼ぶ）。低周波成分を抽出するには、通常は、移動平均やローパスフィルタを用いるが、その遮断周波数を最適な値に設定することは、以下に示すように困難であった。
【００２３】
図１０は、ドリフト成分を含まない場合の角速度センサ出力，基準値の出力，像面での振れ量を示す図である。
図１１は、ドリフト成分を含む場合の角速度センサ出力，基準値の出力，像面での振れ量を示す図である。
以下、図１０及び図１１を用いて、遮断周波数を設定するときの問題点について説明する。
図１０（ａ）は、手振れによって振動しているときの角速度センサ出力とローパスフィルタによって演算した基準値の出力をグラフにしたものである。ここでは、手振れを正弦波としてあり、角速度センサ１０の静止時の出力を０としてある。図には、２種類の基準値出力が描かれており、一方の基準値の遮断周波数は、他方のそれよりも低く設定されている。いずれの基準値も若干の振動が残っているが、遮断周波数の低いものの方が振幅は小さくなっている。
【００２４】
図１０（ｂ）は、それぞれの基準値を利用してブレ補正を行ったときの像面での振れ量をグラフにしたものである。これをみると、遮断周波数の低い方を利用した方がブレ量は小さく、ブレ補正が良好に行われている。
以上の結果からすると、ブレ補正効果を高めるためには、ローパスフィルタの遮断周波数を下げた方がよいように見える。しかし、単に遮断周波数を下げればよいというものではない。
【００２５】
前述のように、角速度センサ１０の静止時の出力は、環境条件などにより変化する（ドリフトする）ことが多い。図１１（ａ）は、その様子を示したものである。撮影者の手振れは、図１０（ａ）と同等であると仮定しているが、角速度センサ１０がドリフトしているため時間の経過とともに振動の中心がずれていってしまっている。図中には、図１０（ａ）と同等のローパスフィルタで演算された基準値も示してある。一見すると基準値は、問題なく演算されているように見える。
【００２６】
図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）のように角速度センサ出力がドリフトしているときにブレ補正をかけたときの像面のブレ量を表す図である。手振れによる高周波の振動は、抑えられているものの、時間の経過とともにブレが大きくなっていることがわかる。これは、センサのドリフトの影響でセンサの静止時の出力と演算した基準値との間に所定のオフセットが加わってしまったためであり、遮断周波数の低い方が、ブレ量が大きい。従って、センサがドリフトすることを考えると、単に遮断周波数を下げればよいというものではない。
【００２７】
このように、ドリフトの影響を避けたければ基準値を演算するローパスフィルタの遮断周波数を上げなければならないが、そうするとブレ補正をかけた後の像面の動きに高い周波数成分が残ってしまう。逆にブレ補正をかけた後の像面の動き（特に高周波成分）を抑えようとして遮断周波数を下げてしまうと、ドリフトの影響を大きく受けてしまう。このように、フィルタを使用している以上、基準値は、手振れ波形の影響やドリフトの影響を受けてしまう。これが検出誤差となり、ブレ補正を動作させても完全に像ブレを除去することができず、ブレが残ってしまうという問題があった。
【００２８】
さらに、光学的なブレ補正装置では、ブレ補正動作のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチが設けられている場合が多く、その場合、このスイッチをＯＮにし忘れて撮影時にブレ補正動作しなかったために、像ブレをした画像が撮影されてしまうという問題もあった。
【００２９】
（画像回復の課題）
数４による説明においては、画像回復による手法は、一見うまくいくように見える。しかし、以下に述べるような問題があった。
図１２，図１３は、従来の画像回復を説明する図である。
ここでは、簡単のために、ブレは、図１２（ｂ）に示すように一軸（Ｘ軸）方向に一様に発生したものとする。
この点像分布関数の断面をとると、図１３（ａ）のようになる。これをフーリエ変換したものが図１３（ｂ）であり、これが図１２（ａ）に示すブレの空間周波数伝達関数である。この伝達関数で注目すべきところは、値が０となっているところが何カ所かある点である。これを逆フィルタにすると図１３（ｃ）に示すように、無限大となってしまうところが存在する。これを数４に適用すると、ある特定の空間周波数に関しては、以下に示す数５のようになってしまい、元画像のスペクトル値は不定となる。
【００３０】
【数５】
伝達関数が０であるということは、ブレによって伝達されない（＝情報が失われる）周波数成分が存在するということであり、この式は、失われた周波数成分は、回復できないことを示している。これは、元画像を完全に回復させることができないことを意味している。
なお、実際には、逆フィルタが無限大とならないよう、以下の式で表されるウィナーフィルタを画像回復に使用する。
【００３２】
【数６】
図１３（ｄ）は、ウィナーフィルタをグラフにしたものである。
ウィナーフィルタにすることにより、数５のようにＯ（ｕ，ｖ）が不定となるところはなくなる。しかし、失われた周波数成分を回復させることができないことに変わりはない。
また、フィルタには、値が大きい部分がいくつか含まれているので、画像にノイズが含まれているとそのノイズ成分を増大させてしまう。そうすると、回復画像は、図１２（ｃ）に示すように縞模様が目立ってしまい、画質が低下してしまうという場合もあった。
この縞模様が発生するという問題は、ブレ量が大きい場合に顕著に現れる。
このように、光学的なブレ補正装置、画像回復技術ともにブレ補正効果の面において、それぞれ問題を抱えていた。
【００３４】
本発明の課題は、光学的なブレ補正を動作させたときのブレ補正効果をより高くすることができ、また、光学的なブレ補正を動作させない場合であっても、ブレを回復することができるブレ補正カメラシステム及びブレ補正カメラを提供することである。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、請求項１の発明は、振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部（１０）と、前記振動検出信号の低周波数成分を抽出することにより前記振動検出信号の基準値を演算する基準値演算部（５２）と、前記振動検出信号及び前記基準値に基づいて駆動され、像ブレを補正するブレ補正光学系（８０）と、前記ブレ補正光学系を含む撮影光学系により形成された像を撮像する撮像部（１５０）と、前記基準値を用いた点像分布関数、及び、前記振動検出信号を用いた点像分布関数を演算可能な点像分布関数演算部（１４０）と、前記撮像部により撮像された画像に対して、前記ブレ補正光学系によるブレ補正動作をするとき前記基準値を用いた前記点像分布関数により画像回復を行い、前記ブレ補正光学系によるブレ補正動作をしないとき前記振動検出信号を用いた前記点像分布関数により画像回復を行い像ブレを補正する画像回復演算部（１７０）と、を備えるブレ補正カメラシステムである。
請求項２の発明は、請求項１に記載のブレ補正カメラシステムにおいて、前記基準値演算部は、ローパスフィルタに前記振動検出信号を入力することにより前記振動検出信号の基準値を演算すること、を特徴とするブレ補正カメラシステムである。
【００３６】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のブレ補正カメラシステムにおいて、前記点像分布関数演算部（１４０）による前記点像分布関数の演算を前記基準値を用いて行うか、前記振動検出信号を用いて行うかを切り替える点像分布関数演算切り替え部（１３０）を備えること、を特徴とするブレ補正カメラシステムである。
【００３７】
請求項４の発明は、請求項３に記載のブレ補正カメラシステムにおいて、前記点像分布関数演算切り替え部（１３０）は、前記ブレ補正光学系（８０）によるブレ補正動作を行うか否かを切り替えるブレ補正動作設定部を兼ねていること、を特徴とするブレ補正カメラシステムである。
【００４０】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のブレ補正カメラシステムにおいて、前記振動検出部（１０）と、前記ブレ補正光学系（８０）と、前記撮像部（１５０）と、前記点像分布関数演算部（１４０）と、前記基準値演算部（５２）と、画像を記録する画像記録部（１６０）と、を備えたカメラ（２００）と、前記画像回復演算部（１７０）を有し、前記カメラとは別体の装置であって、前記画像記録部により記録された画像と前記点像分布関数とを入力することにより前記画像回復を行う外部装置（２３０）と、を備えることを特徴とするブレ補正カメラシステムである。
【００４１】
請求項６の発明は、振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部（１０）と、ローパスフィルタに前記振動検出信号を入力することにより前記振動検出信号の基準値を演算する基準値演算部（５２）と、前記振動検出信号及び前記基準値に基づいて駆動され、像ブレを補正するブレ補正光学系（８０）と、前記ブレ補正光学系を含む撮影光学系により形成された像を撮像する撮像部（１５０）と、前記撮像部により撮像された画像を記録する画像記録部（１６０）と、前記ブレ補正光学系によるブレ補正動作をするとき前記基準値を用いて点像分布関数を演算し、前記ブレ補正光学系によるブレ補正動作をしないとき前記振動検出信号を用いて点像分布関数を演算する点像分布関数演算部（１４０）と、を備えるブレ補正カメラである。
【００４２】
請求項７の発明は、請求項６に記載のブレ補正カメラにおいて、前記点像分布関数演算部（１４０）により演算された前記点像分布関数を前記画像記録部（１６０）又は通信手段（２１０，２２０）を用いて外部に出力する点像分布関数出力手段（１６０，２１０，２２０）を備えること、を特徴とするブレ補正カメラである。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明における光学的なブレ補正装置、画像回復部を内蔵したカメラの第１実施形態を示す模式図である。
角速度センサ１０は、カメラに印加された振動を角速度値で検出するセンサであり、角速度センサ１０にかかるコリオリ力を利用して角速度を検出し、検出結果を電圧信号として出力する振動検出部である。角速度センサ１０ａは、図中Ｘ軸方向の角度ブレを検出するセンサであり、角速度センサ１０ｂは、図中Ｙ軸方向の角度ブレを検出するセンサである。このように、角速度センサ１０ａ，１０ｂを互いに異なる軸方向に配置することにより、カメラの振動を２次元で検出することが可能となる。
角速度センサ１０により出力された電圧信号は、増幅部２０に送信される。なお、角速度センサ１０は、後述の電源供給部１１０より電源が供給されている間のみ、角速度の検出が可能となる。
【００４４】
増幅部２０は、角速度センサ１０の出力を増幅する増幅部である。一般的に角速度センサ１０からの出力は、小さいため、そのままＡ／Ｄ変換器３０によってデジタル化してマイコン９０内で処理しようとしても、角速度値の分解能が低すぎ（１ビットあたりの角速度値が大きすぎ）て正確な振動検出をすることができず、ブレ補正の精度を上げることができない。そこで、Ａ／Ｄ変換器３０に入力する前に角速度信号を増幅しておく。そうすると、マイコン９０内での角速度値の分解能を上げる（１ビットあたりの角速度値を小さくする）ことができ、ブレ補正の精度を上げることができる。
【００４５】
増幅部２０には、角速度センサ１０ａ，１０ｂにそれぞれ対応して増幅部２０ａ，２０ｂの２つが設けられている。また、ここでは、信号の増幅をするだけではなく、センサ出力に含まれる高周波ノイズを低減させることを目的とした、ローパスフィルタを付加してもよい。
増幅部２０により増幅した角速度信号（以下、振れ検出信号）は、Ａ／Ｄ変換器３０へ送信される。
【００４６】
Ａ／Ｄ変換器３０，４０は、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器である。本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器３０ａ，３０ｂと、Ａ／Ｄ変換器４０ａ，４０ｂとが設けられている。
Ａ／Ｄ変換器３０ａ，３０ｂは、増幅部２０から送られてきたアナログの振れ検出信号を、デジタル信号に変換する変換器である。振れ検出信号をデジタル信号に変換することで、マイコン９０内での演算処理が可能となる。ここで変換された振れ検出信号は、駆動信号演算部５０ａ，５０ｂに入力される。
Ａ／Ｄ変換器４０ａ，４０ｂは、駆動部７０から送られてきたブレ補正レンズ８０の位置情報（アナログ信号）をデジタル信号に変換する変換器である。変換されたブレ補正レンズ位置情報は、駆動信号演算部５０ａ，５０ｂに送信される。
【００４７】
なお、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器３０，４０は、マイコン９０に内蔵されているものを使用することを前提にしているが、この例に限らず、マイコン９０とは別体のＡ／Ｄ変換器を用いてもよい。
また、本実施形態では、増幅部２０ａ，２０ｂに対応するようにＡ／Ｄ変換器３０ａ，３０ｂの２つのＡ／Ｄ変換器を設けているが、Ａ／Ｄ変換器を１つにして変換動作を時間的に振り分けるようにしてもよい。例えば、増幅部２０ａの信号を変換した後、増幅部２０ｂの信号を変換し、その後増幅部２０ａ，増幅部２０ｂ，増幅部２０ａ・・・と変換を繰り返すようにしてもよい。これは、Ａ／Ｄ変換器４０ａ，４０ｂについても同様である。
【００４８】
駆動信号演算部５０は、Ａ／Ｄ変換器３０から送信されてきた振れ検出信号とＡ／Ｄ変換器４０から送信されてきたブレ補正レンズ位置情報とから、ブレ補正レンズ８０を駆動するための駆動信号を演算し、駆動信号を出力する演算部である。まず、振れ検出信号から基準値を演算し、その基準値を振れ検出信号値から減算する。それを積分することにより、角速度信号を角変位信号へと変換し、これに図示しない結像光学系全体の焦点距離などの諸条件を加味してブレ補正レンズ８０の目標駆動位置を演算する。
また、駆動信号演算部５０は、演算した目標駆動位置情報と駆動部７０からＡ／Ｄ変換器４０を介して送られてくるブレ補正レンズ８０の位置情報から駆動信号を演算する。
【００４９】
本実施形態では、駆動信号演算部５０ａ，５０ｂの２つの駆動信号演算部が設けられている。しかし、これを１つにして駆動信号演算動作を時間的に振り分けるようにしてもよい。例えば、Ｘ軸方向の信号の駆動信号を演算した後、Ｙ軸方向の信号の駆動信号を演算し、その後Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ・・・と交互に駆動信号を演算するようにしてもよい。
【００５０】
Ｄ／Ａ変換器６０は、駆動信号算部５０で演算された駆動信号（デジタル信号）をアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換器である。変換されたアナログ信号は、駆動部７０に送信される。
なお、本実施形態では、Ｄ／Ａ変換器６０は、マイコン９０に内蔵されているものを使用することを前提にしているが、これに限らず、マイコン９０とは別体のＤ／Ａ変換器を用いてもよい。
また、本実施形態では、Ｄ／Ａ変換器６０ａ，６０ｂの２つＤ／Ａ変換器が設けられているが、Ｄ／Ａ変換器を１つにして、変換動作を時間的に振り分けるようにしてもよい。例えば、Ｘ軸方向の信号を変換した後、Ｙ軸方向の信号を変換し、その後Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ・・・と変換するようにしてもよい。
【００５１】
駆動部７０は、Ｄ／Ａ変換器６０から送信されてきた駆動信号（アナログ信号）を基に、ブレ補正レンズ８０を駆動する駆動部である。駆動部７０は、ブレ補正レンズ８０を駆動するためのアクチュエータや、ブレ補正レンズ８０の位置を検出する位置検出センサ等を有している。位置検出センサの出力は、Ａ／Ｄ変換器４０を経由して駆動信号演算部５０に送信される。
ブレ補正レンズ８０を２次元方向で駆動する必要があるため、この駆動部７０は、駆動部７０ａ，７０ｂの２つ設ける必要がある。
【００５２】
ブレ補正レンズ８０は、撮影装置のレンズ鏡筒１９０に内蔵された図示しない結像光学系の一部であり、光軸Ｉと略直交する平面内を動くことができる単レンズ又は複数枚のレンズより構成されるブレ補正光学系である。ブレ補正レンズ８０は、駆動部７０によって光軸Ｉと略直交する方向に駆動され、結像光学系の光軸Ｉを偏向させる。
【００５３】
写真等の像のブレは、手振れ等のカメラに加えられる振動により、露光中に結像面の像が動いてしまうことにより発生する。しかし、図１に示すようなブレ補正カメラにおいては、角速度センサ１０などの振動検出センサが内蔵されており、その振動検出センサにより、カメラに加えられた振動を検出することができる。そして、カメラに加えられた振動が検出されれば、その振動による結像面の像の動きを知ることができるので、結像面上の像の動きが止まるようにブレ補正レンズ８０を動かすことによって、結像面上の像の動き、すなわち像ブレを補正することができる。
【００５４】
マイコン９０は、Ａ／Ｄ変換器３０，４０、駆動信号演算部５０、Ｄ／Ａ変換器６０等が組み込まれているマイコンである。ここで説明した動作のほかに、不図示のオートフォーカス駆動などの制御も、このマイコン９０が行うようにしてもよい。
【００５５】
半押しタイマ１００は、半押しスイッチＳＷ１がＯＮとなったと同時にＯＮとなり、半押しスイッチＳＷ１がＯＮの間は、ＯＮのままであり、また、半押しスイッチＳＷ１がＯＦＦとなってからも、一定時間は、ＯＮのままとなっているタイマである。この半押しタイマ１００は、ＯＮと同時にカウントを開始し、ＯＮの間は、カウントを継続する。
【００５６】
電源供給部１１０は、カメラの各部、ここでは、角速度センサ１０に電源を供給する部分であり、カメラの半押タイマ１００がＯＮの間、角速度センサ１０を始め、カメラシステム内で電源が必要とされるところに電源を供給し続ける。また、半押しタイマ１００がＯＦＦのとき、電源供給部１１０は、角速度センサ１０等への電源の供給を停止する。従って、カメラの半押しタイマ１００がＯＮの間に限り、角速度センサ１０によるカメラの振動検出が可能となる。
【００５７】
露光時間制御部１２０は、不図示のコマンドダイヤルなどで設定された露光時間の設定値から、イメージセンサへの露光時間を制御する部分である。露光時間情報や露光の開始及び終了のタイミング情報は、点像関数演算部１４０に送信される。
【００５８】
ブレ補正動作切り替えスイッチ（ＶＲＳＷ）１３０は、光学的なブレ補正動作のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチであり、レンズ鏡筒１９０の外周部に設けられている。ＶＲＳＷ１３０がＯＮの場合は、ブレ補正レンズ８０を駆動させて光学的なブレ補正動作を行う。一方、ＶＲＳＷ１３０がＯＦＦの場合は、ブレ補正レンズ８０の駆動を停止し、光学的なブレ補正動作は行わない。ＶＲＳＷ１３０の設定状態は、点像関数演算部１４０に送信される。
【００５９】
点像関数演算部１４０は、駆動信号演算部５０、露光時間制御部１２０から得た情報を基に露光中の点像関数（点像分布関数）を演算する点像分布関数演算部である。本実施形態における点像関数演算部１４０は、ＶＲＳＷ１３０の設定状態に応じて演算方法を以下のように変更する。
【００６０】
（光学的なブレ補正動作ＯＮの場合）
光学的なブレ補正動作ＯＮの場合には、駆動信号演算部５０内で演算された基準値と露光時間制御部１２０から得た露光タイミング情報に基づいて点像関数を演算する。
光学的なブレ補正動作ＯＮの場合には、ブレ補正レンズ８０による補正が完全であれば点像関数は、一点となるが、実際のブレ補正動作は、完全でないため、点像関数は、一点にはならない。つまり、ブレ補正レンズ８０によって補正しきれないブレ（ブレ補正残差）が残る。点像関数演算部１４０により算出する点像関数は、ブレ補正レンズ８０で補正しきれずに像面に残ったブレ補正残差を画像処理にて補正するためのものである。
点像関数演算部１４０の詳細な説明は、後に行う。
【００６１】
（光学的なブレ補正動作ＯＦＦの場合）
光学的なブレ補正動作ＯＦＦの場合には、駆動信号演算部５０内で演算された角変位信号、及び、露光時間制御部１２０から得た露光タイミング情報に基づいて点像関数を演算する。
光学的なブレ補正動作ＯＦＦの場合には、カメラに加えられた振動がそのまま像ブレとなる。本実施形態では、角速度センサ１０の出力を利用して点像関数を演算することにより、ブレ補正レンズ８０を駆動しなかった場合でも画像回復によって像ブレを軽減することが可能となる。
光学的なブレ補正動作ＯＮ／ＯＦＦいずれの場合であっても、点像関数演算部１４０において演算された点像関数は、画像回復演算部１７０へ送信される。
【００６２】
イメージセンサ１５０は、不図示の結像光学系によって結像された画像を光電変換して撮像する撮像部である。イメージセンサ１５０は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）タイプでもＣ−ＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）タイプでもよい。
【００６３】
画像保存部１６０は、イメージセンサ１５０で得た画像を保存しておく画像記録部である。保存したデータは、必要に応じて画像回復演算部１７０に送信される。
また、画像保存部１６０は、メモリカード等の外部記憶媒体に画像等のデータを保存することもできる。
なお、本実施形態における画像保存部１６０は、マイコン９０とは別に設けているが、マイコン９０内に組み込んでもよい。
【００６４】
画像回復演算部１７０は、画像保存部１６０から送られてきた画像データと点像関数演算部１４０から送られてきた点像関数情報とから画像に含まれるブレを取り除く画像回復演算を行う部分である。本実施形態では、画像回復には、数６に示したウィナーフィルタを使用している。
なお、本実施形態における画像回復演算部１７０は、マイコン９０とは別に設けているが、マイコン９０内に組み込んでもよい。
【００６５】
モニタ１８０は、撮影者が撮影した画像、及び、画像回復した後の画像等を確認する表示部である。
カメラボディ２００は、撮影部を有し、レンズ鏡筒１９０を交換可能な一眼レフカメラのカメラ本体である。
【００６６】
半押しスイッチＳＷ１は、不図示のレリーズボタンの半押し動作に連動してＯＮとなるスイッチである。この半押しスイッチＳＷ１がＯＮとなることにより、不図示の測光部による測光演算、オートフォーカス駆動部によるオートフォーカス駆動など一連の撮影準備動作を開始する。また、半押しタイマ１００がＯＦＦであった場合には、この半押しスイッチＳＷ１のＯＮに同期して半押しタイマ１００がＯＮとなる。
【００６７】
全押しスイッチＳＷ２は、前記レリーズボタンを更に押し込む全押し動作に連動してＯＮとなるスイッチである。このスイッチがＯＮとなることにより、図示しないシャッタ機構によるシャッタの開閉、イメージセンサによる画像の取り込みなど一連の撮影動作が行われる。
【００６８】
図２は、本実施形態におけるカメラの動作の流れを示すフローチャートである。
以下、図２に示したフローチャートに従い、本実施形態におけるカメラの動作の流れについて説明する。
なお、これ以降に説明する内容は、Ｘ方向Ｙ方向ともに共通の内容であるため、特に方向に関しては、明記せずに説明を行う。
ステップ（以下、Ｓとする）１０では、半押しスイッチＳＷ１がＯＮとなっているか否かを判定する。半押しスイッチＳＷ１がＯＮならばＳ２０へ進み、半押しスイッチＳＷ１がＯＦＦならばＳ１４０に進む。
【００６９】
Ｓ２０では、カウンタＴｓｗ１をリセットし、カウント値を０とする。カウンタＴｓｗ１は、半押しスイッチＳＷ１がＯＦＦになってからの経過時間を計測するためのカウンタで、カウント値は整数である。このカウンタは、半押しスイッチＳＷ１がＯＮの間は０のままで、半押しスイッチＳＷ１がＯＦＦで、かつ半押しタイマ１００がＯＮの間のみ動作する。
【００７０】
Ｓ３０では、半押しタイマ１００がＯＦＦであるか否かを判定する。半押しタイマ１００がＯＦＦであればＳ４０へ進み、半押しタイマ１００がＯＮであればＳ１７０へ進む。
Ｓ４０では、カウンタｔをリセットし、カウント値を０とする。カウンタｔは、半押しタイマ１００がＯＮとなっている時間を計測するためのカウンタである。このカウンタは、整数値カウンタであり、半押しタイマ１００がＯＮとなったと同時にカウント動作を開始し、半押しタイマ１００がＯＮの間は、カウント動作を続ける。
【００７１】
Ｓ５０では、半押しタイマ１００をＯＮにする。
Ｓ６０では、角速度センサ１０をＯＮとし、振動の検出を開始する。この他、Ａ／Ｄ変換器３０による変換動作もここで開始される。
Ｓ７０では、角速度センサ１０からの出力に基づいて基準値の演算を開始する。
Ｓ８０では、ブレ補正レンズ８０を駆動するための駆動信号の演算を開始する。
Ｓ９０では、ＶＲＳＷ１３０がＯＮに設定されているか否かを判定する。ＶＲＳＷ１３０がＯＮに設定されている場合は、ブレ補正レンズ８０を駆動させるためにＳ１００に進む。一方、ＶＲＳＷ１３０がＯＦＦに設定されている場合は、Ｓ１３０へ進む。
【００７２】
Ｓ１００では、ブレ補正レンズ８０の駆動を開始する。
Ｓ１１０では、露光動作、画像回復動作を行う。この動作の詳細については、後に図４を用いて説明する。
Ｓ１２０では、半押しタイマ１００のカウンタｔを１つ進める。
Ｓ１３０では、ブレ補正レンズ８０の駆動を停止する。なお、このステップに進んだ時点でブレ補正レンズ８０の駆動が既に停止していた場合は、そのまま停止状態を継続する。
【００７３】
Ｓ１４０では、半押しタイマ１００がＯＮであるか否かを判定する。半押しタイマ１００がＯＮならばＳ１５０へ進み、半押しタイマ１００がＯＦＦならばＳ１０へ戻り、半押しスイッチＳＷ１の検出を続行する。
Ｓ１５０では、このステップに進んだ時点では、カメラは半押しスイッチＳＷ１がＯＦＦで半押しタイマ１００がＯＮの状態になっている。この状態が継続している時間を計測するため、カウンタＴｓｗ１を１つ進める。
【００７４】
Ｓ１６０では、カウンタＴｓｗ１の値がしきい値Ｔ＿ＳＷ１よりも小さいか否かを判定する。ここで、しきい値Ｔ＿ＳＷ１は、カウンタＴｓｗ１の上限を決めるための定数で、半押しスイッチＳＷ１がＯＦＦとなってから半押しタイマ１００がＯＦＦとなるまでの時間を決めるものである。
カウンタＴｓｗ１がしきい値Ｔ＿ＳＷ１に満たない場合、すなわち肯定判定の場合は、半押しタイマ１００はＯＦＦとせず、Ｓ１７０に進む。一方、カウンタＴｓｗ１がこのしきい値Ｔ＿ＳＷ１と等しくなった場合、すなわちこのステップで否定判定となった場合は、Ｓ２２０に進み、半押しタイマ１００をＯＦＦにする処理、および半押しタイマ１００がＯＦＦになったときに伴う処理を行う。
【００７５】
Ｓ１７０では、角速度センサ１０がＯＮの状態を継続し、振れの検出を行う。また、Ａ／Ｄ変換器３０による変換動作も継続する。
Ｓ１８０では、基準値の演算を継続する。
Ｓ１９０では、角速度センサ１０の出力とＳ１８０で演算した基準値からブレ補正レンズ８０を駆動するための駆動信号の演算を継続する。
Ｓ２００では、ＶＲＳＷ１３０がＯＮに設定されているか否かを判定する。ＶＲＳＷ１３０がＯＮに設定されている場合は、ブレ補正レンズ８０の駆動を継続させるためにＳ２１０に進む。ＶＲＳＷ１３０がＯＦＦに設定されている場合は、Ｓ１３０へ進む。
【００７６】
Ｓ２１０では、ブレ補正レンズ８０の駆動を継続する。
Ｓ２２０では、ブレ補正レンズ８０の駆動を停止する。
Ｓ２３０では、基準値の演算を停止する。
Ｓ２４０では、角速度センサ１０への電源の供給をストップし、角速度センサ１０をＯＦＦとする。
Ｓ２５０では、半押しタイマ１００をＯＦＦにしてＳ１０に戻り、半押しスイッチＳＷ１の状態検出を行う。
【００７７】
図３は、図１の駆動信号演算部５０、及び、画像回復を行うための各演算部の構成を示す図である。
基準値演算部５２は、Ａ／Ｄ変換器３０より送信されてきたセンサ出力信号から、駆動信号演算のための基準値を演算する部分である。通常の振れでの基準値は、角速度センサ１０が完全に静止している状態での出力（以下、ゼロ出力）値とすればよい。しかし、このゼロ出力値は、ドリフトや温度などの環境条件で変動してしまうため、基準値を固定値とすることができない。従って、実際に使用されている状態、つまり撮影者の手振れの信号から基準値を演算し、ゼロ出力を求めなければならない。
基準値演算の一例を以下に示す。
【００７８】
【数７】
ここで、ωは、振れ検出信号であり、ω0 は、振れの基準値である。また、これらの変数に付いているサフィックスｔは、経過時間（サンプリング：整数値）を表す変数である。この数７は、振れ検出信号の移動平均を表すものである。
角速度センサ１０のゼロ出力信号の周波数は、人間の手振れのそれに比べるとずっと低い。よって、基準値は、振れ検出信号の低周波成分を抽出すればよい。そこで、振れ検出信号、すなわち手振れの移動平均を演算して手振れ検出信号の基準値を演算している。そして、なるべく低い周波数成分のみを抽出するため、移動平均に使用するデータの数を多くしている。
【００８０】
振れの基準値は、角速度センサ１０のゼロ出力値に近い値であることが望ましく、ゼロ出力値と基準値とに相違がある場合は、それがブレ補正レンズ８０で補正しきれないブレとして画像に残ってしまう。
なお、基準値の演算は、数７のような移動平均に限らず、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタなどのローパスフィルタを用いてもよい。
【００８１】
積分演算部５４は、振れ検出信号（角速度）を積分して振れ角度情報に変換し、さらにブレ補正レンズの目標駆動位置を演算する演算部である。積分演算部５４が行う演算の一例を以下に示す。
【００８２】
【数８】
数８中の各記号は、θ（ｔ）：目標駆動位置，ω（ｔ）：振れ検出信号，ω0 （ｔ）：基準値，t：時間（整数値）であり、Ｃは、レンズの焦点距離等の条件によって決まる定数である。
【００８４】
駆動信号算出部５８は、積分演算部５４で演算した目標駆動位置と駆動部７０からＡ／Ｄ変換器４０を経由して送信されてきたブレ補正レンズ８０の位置から、ブレ補正レンズ８０を駆動するための信号を算出する部分である。
駆動信号の演算は、目標駆動位置とブレ補正レンズ８０の位置との偏差を求め、偏差に比例する項、偏差の積分に比例する項、偏差の微分に比例する項を加算して駆動信号を演算するＰＩＤ制御が一般的である。なお、駆動信号の演算方法は、ＰＩＤ制御に限らず、他の方法でもよい。
【００８５】
信号流れ制御部５９は、ＶＲＳＷ１３０の状態により、点像関数演算部１４０へ送信するデータを切り替える部分である。ＶＲＳＷ１３０がＯＮの状態では、基準値演算部５２により演算された基準値を点像関数演算部１４０へ送信する。一方、ＶＲＳＷ１３０がＯＦＦの状態では、積分演算部５４から出力された目標駆動位置信号を点像関数演算部１４０へ送信する。
【００８６】
点像関数演算部１４０では、信号流れ制御部５９から送信されてきた基準値、または、振れ検出信号を用いて露光中の点像関数を演算する。ここで、点像関数の演算に基準値を用いるか、振れ検出信号を用いるかは、先にも述べたように、ＶＲＳＷ１３０がＯＮしているか否か、すなわち、光学的なブレ補正動作がＯＮか否かにより変わる。
【００８７】
（光学的なブレ補正動作ＯＮの場合）
光学的なブレ補正動作ＯＮの場合、図１０，１１において説明したように、光学的なブレ補正装置でブレ補正を実行してもブレを補正しきれず、若干のブレが画像に残ってしまう（ブレ補正残差が発生する）場合がある。このようなブレ補正残差が発生する原因は、主に基準値によるところが大きい。そのため、この点像関数演算部１４０では、基準値を基にブレ補正残差の点像関数を算出する。ここで算出した点像関数は、後述の画像回復演算部１７０に送信される。画像回復演算部１７０は、この点像関数を基に画像回復演算を行い、ブレ補正レンズ８０で補正しきれなかった分を補うようにブレを補正する。
【００８８】
（光学的なブレ補正動作ＯＦＦの場合）
光学的なブレ補正動作ＯＦＦの場合には、ブレ補正レンズ８０を駆動しないので、カメラの振動によるブレは、全く軽減されることはない。しかし、図１に示すカメラは、角速度センサ１０を内蔵し、カメラに加えられる信号を検出しているので、それを利用することにより点像関数を演算する。ここで、算出した点像関数は、画像回復演算部１７０に送信され、画像回復演算に用いられる。
このように、光学的なブレ補正動作ＯＦＦの場合には、角速度センサ１０の出力を用いて点像関数を演算することにより、バッテリー不足やＶＲＳＷ１３０の入れ忘れなどでブレ補正レンズ８０を駆動しなかった場合でも、画像回復処理によってブレのない画像を得ることが可能となる。
【００８９】
画像回復では、先に図１３で説明したように、ブレが大きくなるほど伝達されない周波数成分が増えるため、画像の回復が難しくなる。従来の例では、光学的なブレ補正装置を持たないカメラに角速度センサを内蔵し、センサ出力から点像関数を求めて画像回復を行うので、画像のブレが大きくなってしまい、前述の理由により画像回復をしても画質が改善されなかったりするという問題があった。
【００９０】
しかし、本実施形態では、ブレ補正レンズ８０による光学的なブレ補正装置と組み合わせ、まず光学的なブレ補正装置により画像のブレをある程度軽減し、その後に画像回復を行うようにした。
図５は、本実施形態における画像回復を説明する図である。
図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）にそれぞれ示した点像関数，空間周波数伝達関数，逆フィルタ，ウィナーフィルタと、図１３に示した従来のものと比較すると、図５（ｂ）の空間周波数伝達関数が０になっている点が図１３（ｂ）のそれよりも少なくなっていることがわかる。これは、伝達されない周波数成分が減少していることを表しており、画像回復を効果的に行うことができることを示している。
ここで、画像回復を行うための点像関数を求めるため演算例を示す。
まず、基準値の総平均値を求める。
【００９１】
【数９】
ここで、Ｎは、平均の演算に使用した基準値の数（＝時間）であり、例えば基準値演算のサンプリング周波数が１ｋＨｚの時、１秒分の基準値の平均をとる場合は、Ｎ＝１０００となる。ここでは、全押しスイッチがＯＮとなった時間から１秒〜数秒程度前までのデータを使用する。
次に、この平均値を使用して、露光時間の間だけ基準値の積分を行う。
【００９３】
【数１０】
これらの演算をそれぞれＸ方向、Ｙ方向について行い、それらをＸ−Ｙ平面に展開することにより、点像分布関数が得られる。
なお、以上の点像関数の演算手法は、点像関数演算の一例であり、演算には、他の方法を利用してもよい。
【００９５】
図４は、本実施形態におけるカメラの露光動作、画像回復動作の詳細を示すフローチャートであり、図２におけるＳ１１０の動作を示している。
Ｓ５００では、全押しスイッチＳＷ２がＯＮか否かを判定する。全押しスイッチＳＷ２がＯＮの場合は、Ｓ５１０へ進み、全押しスイッチＳＷ２がＯＦＦの場合は、Ｓ５２０へ進む。
Ｓ５１０では、露光開始の処理が済んでいるか否かを判定する。露光開始処理が済んでいる場合は、Ｓ５２０へ進み、露光開始処理が済んでいない場合は、Ｓ５３０へ進む。全押しスイッチＳＷ２は、露光動作のきっかけとなるスイッチである。このスイッチがＯＮとなったときに露光が開始されていなければここで露光を開始し、既に露光が開始されていれば露光の制御を行うようにする。
【００９６】
Ｓ５２０では、露光中であるか否かを判定する。露光中であればＳ５４０へ進み、露光中でなければＳ５７０へ進む。
Ｓ５３０では、不図示のミラーのアップ、シャッタを開ける等の露光開始のための処理を行う。
Ｓ５４０では、ＶＲＳＷ１３０がＯＮになっているか否かを判定する。ＶＲＳＷ１３０がＯＮとなっていればＳ５５０へ進み、ＶＲＳＷ１３０がＯＦＦであればＳ５６０へ進む。
【００９７】
Ｓ５５０では、基準値を積分する。これは、光学的なブレ補正動作によって補正しきれなかった像のブレを演算するものと等価である。積分した値は、メモリなどに蓄積しておき、露光後の点像関数の演算に利用する。
Ｓ５６０では、目標駆動位置信号を読み込み、メモリなどに蓄積しておく。これを利用して露光終了後に点像関数の演算を行う。
Ｓ５７０では、露光を終了させるための処理が完了しているか否かを判定する。処理が完了している場合には、Ｓ５９０へ進み、処理が完了していない場合には、Ｓ５８０へ進む。
Ｓ５８０では、ミラーのダウン、シャッタを閉じる等の露光終了のための処理を行う。
Ｓ５９０では、点像関数の演算が終了しているか否かを判定する。点像関数の演算が終了していればＳ６１０へ進み、点像関数の演算が終了していなければＳ６００へ進む。
【００９８】
Ｓ６００では、点像関数の演算を開始もしくは継続する。このステップに来た時点で点像関数の演算が開始されていなければ演算を開始し、既に演算が開始されていたらその演算を継続する。
Ｓ６１０では、画像回復の演算が終了しているか否かを判定する。画像回復の演算が終了していればＳ１２０へ進み、画像回復の演算が終了していなければＳ６２０へ進む。
Ｓ６２０では、画像回復の演算を開始もしくは継続する。このステップに来た時点で画像回復の演算が開始されていなければ演算を開始し、既に画像回復の演算が開始されていたらその演算を継続する。
【００９９】
先に示した従来の技術では、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示した情報から画像回復しようとしたため、図１２（ｃ）のように縞模様が発生してしまい、画像そのものは、ある程度回復しても画質が悪化してしまうという問題があった。この縞模様が発生するという問題は、ブレ量が大きい場合に顕著に現れるが、ブレ量が小さければそれほど大きな問題にはならない。
図６は、図１２と同様、Ｘ軸方向に一様にブレが発生した場合であって、図１２よりもブレ量が小さい場合を想定した図である。
この点像分布関数の断面をとると、図５（ａ）のようになる。これをフーリエ変換したものが図５（ｂ）であり、これが図６（ａ）に示すブレの空間周波数伝達関数である。図５（ｂ）と図１３（ｂ）とを比較すると、図５（ｂ）の方が伝達関数＝０となる点が少なくなっていることがわかる。つまり、ブレが少ないと数５のように値が不定となる状況が発生する箇所が少なくなる分、画像回復も容易になる。この状況で回復を行った結果の一例が図６（ｃ）であるが、この場合、画質の低下は、それほど顕著ではなくなる。
【０１００】
本実施形態では、光学的なブレ補正装置と組み合わせることにより、画像回復に使用する画像と点像関数は、図１２に示した場合と同じだけカメラが振れた場合であっても、それぞれ図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すようになり、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に比べてブレ量が少なくなっている。
これらの画像を使って画像回復演算を行うと、図６（ｃ）のようになり、画像の回復を行うことができるとともに画質の悪化を防ぐことができる。
以上のように、本実施形態によれば、光学的なブレ補正動作を行う場合は、基準値出力から点像関数を演算し、光学的なブレ補正装置と画像回復とを組み合わせて利用するので、ブレ補正レンズ８０で補正しきれなかった分を画像回復処理によって補うことができ、ブレ補正効果をさらに高めることができる。
【０１０１】
また、光学的なブレ補正動作を行わない場合は、角速度センサ１０の出力から点像関数を演算し、撮影後の画像回復処理によってブレを軽減することができる。したがって、バッテリー不足、スイッチの入れ忘れなど、何らかの障害によりブレ補正レンズ８０が動作しない場合であっても、画像回復処理によってブレを軽減させることができる。
【０１０２】
（第２実施形態）
第１実施形態では、画像回復演算部は、カメラに内蔵されていた。しかし、現在のデジタル写真の用途から考えると、後からパソコン等により処理することが好ましい場合もある。第２実施形態は、第１実施形態における画像回復演算部１７０に相当する機能を、パソコン等に搭載されるアプリケーションソフトに組み込むようにした形態である。
【０１０３】
図７は、第２実施形態における光学的なブレ補正装置を内蔵したカメラ、及び、画像回復システムの概要を示す図である。
第２実施形態の説明においては、図１と共通する部分の説明は、適宜省略する。
本実施形態では、カメラ内で画像回復演算を行うのではなく、画像と点像関数をパソコン等に転送し、パソコン等により画像回復を行うようにしている。従って、画像回復演算部１７０ｂは、カメラに内蔵されず、また画像保存部１６０と点像関数演算部１４０は、接続コネクタ２１０と接続されている。
【０１０４】
接続コネクタ２１０は、画像保存部１６０に保存された画像と、点像関数演算部１４０で演算された点像関数とをカメラ外部に送信するためのコネクタである。接続コネクタ２１０には、接続ケーブル２２０が接続可能な構成になっており、接続ケーブル２２０を介してパソコンなどにデータを転送することができる。
【０１０５】
接続ケーブル２２０は、カメラボディ２００の接続コネクタ２１０とパソコン２３０の通信ポートとを接続するケーブルであり、このケーブルを介してカメラとパソコンとの間でデータの送受信を行う。
なお、接続コネクタ２１０及び接続ケーブル２２０からなる通信手段は、例えば、ＲＳ−２３２Ｃ、ＵＳＢ、パラレルポート、ＩＥＥＥ１３９４等どのような規格を用いてもよいが、パソコン２３０側の対応する規格に併せて、複数種類を用意してもよい。
【０１０６】
パソコン２３０は、ディスプレイ、通信ポート等を備えた通常のコンピュータであり、別途供給される画像処理ソフトを組み込む（インストール）することにより、本実施形態における外部装置として利用可能となる。パソコン２３０は、接続ケーブル２２０によりカメラボディ２００と接続されており、接続ケーブル２２０を介してカメラボディ２００と通信を行うことにより、撮影した画像の表示や処理を行う。
【０１０７】
画像処理ソフト２４０は、接続ケーブル２２０を介してカメラボディ２００から画像データなどをパソコンに転送して入力するデータ入力部（データ入力手順）２４０ａを含む他、パソコン側からカメラの設定などを行うことができるプログラムである。画像処理ソフト２４０は、ＣＤ−ＲＯＭ等の媒体に格納されており、パソコンなどにインストールして使用する。
また、画像処理ソフト２４０には、点像関数を読み込み、画像データと点像関数から画像回復演算を行う画像回復演算部１７０ｂ（画像回復演算手順）も含まれている。したがって、画像処理ソフト２４０をパソコン２３０上で実行することにより、パソコン２３０上で画像回復処理を行うことができるようになる。
パソコン２３０上で画像回復処理を行うようにすれば、その効果を確認しながら処理を行うことができ、処理後の結果が気に入らない場合には、処理をキャンセルすることもできる。また、画像回復処理の効き具合を調整してブレ量を調整することもできる。
【０１０８】
本実施形態によれば、画像回復演算部１７０ｂを外部装置であるパソコンなどに搭載することにより、カメラ内のマイコンよりも演算能力が勝るパソコンで演算させることができ、処理を高速に行うことができると共に、カメラの消費電力を抑えることができる。また、パソコンのディスプレイを使用することで、より効率よく、かつ詳細に画像回復の結果を確認することができる。
特に、光学的なブレ補正動作を行わない場合には、画像回復後にかえって画質の劣化を生じてしまう場合があるが、本実施形態によれば、画像回復後の結果を十分に確認することができるので、より確実に高画質な画像を得ることができる。
【０１０９】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、各実施形態において、画像回復には、数６に示したウィナーフィルタを使用する例を示したが、これに限らず他の手法を用いてもよい。
【０１１０】
また、各実施形態において、カメラは、一眼レフカメラである例を示したが、これに限らず、例えば、コンパクトカメラのような、レンズ非交換式でもよい。
【０１１１】
さらに、第２実施形態において、接続ケーブル２２０を介して点像関数等をパソコン２３０へ伝える例を示したが、これに限らず、例えば、記憶媒体を介して伝えるようにしてもよいし、無線通信により伝えるようにしてもよい。
【０１１２】
さらにまた、第２実施形態において、一般的なパソコンを利用して画像回復を行うようにした例を示したが、これに限らず、例えば、専用の画像処理装置等、他の外部装置であってもよい。
【０１１３】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）像ブレを補正するブレ補正光学系と、基準値、又は、振動検出信号を用いて点像分布関数を演算する点像分布関数演算部と、撮像部により撮像された画像に対して点像分布関数で画像処理することにより画像回復を行い像ブレを補正する画像回復演算部とを備えるので、ブレ補正光学系を用いた光学的なブレ補正を行うか否かに関わらず、画像回復を行うことができる。
【０１１４】
（２）点像分布関数演算部による点像分布関数の演算を基準値を用いて行うか、振動検出信号を用いて行うかを切り替える点像分布関数演算切り替え部を備えるので、必要に応じて点像分布関数の演算方法を選択することができ、必要なときに画像回復を有効に行うことができる。
【０１１５】
（３）点像分布関数演算切り替え部は、ブレ補正光学系によるブレ補正動作を行うか否かを切り替えるブレ補正動作設定部を兼ねているので、ブレ補正光学系によるブレ補正動作に連動して、点像分布関数の演算方法を変更することができ、ブレ補正光学系によるブレ補正動作の有無に応じた最適な点像分布関数の演算を行うことができる。
【０１１６】
（４）ブレ補正光学系によるブレ補正動作を行う場合には、点像分布関数演算部は、基準値を用いて点像分布関数を演算するので、演算される点像分布関数は、ブレ補正光学系によるブレ補正動作では補正しきれなかったブレ成分に関するものとなり、画像回復によりこの残ったブレを有効に回復することができる。
【０１１７】
（５）ブレ補正光学系によるブレ補正動作を行わない場合には、点像分布関数演算部は、振動検出信号を用いて点像分布関数を演算するので、演算される点像分布関数は、カメラのブレそのものに関するものとなり、このカメラのブレに起因する像ブレを画像回復により回復することができる。
【０１１８】
（６）点像分布関数演算部を備えたカメラと、画像回復演算部を有した外部装置とを備えるので、演算量の大きな画像回復をカメラにより行う必要が無く、カメラを安価にすることができ、また、カメラの消費電力を少なくすることができる。
【０１１９】
（７）像ブレを補正するブレ補正光学系と、基準値、又は、振動検出信号を用いて点像分布関数を演算する点像分布関数演算部とを備えるので、ブレ補正光学系を用いた光学的なブレ補正を行うか否かに関わらず、画像回復に必要な点像分布関数を最適な演算方法で演算することができ、撮影した画像を後に外部装置などにより有効に画像回復することができる。
【０１２０】
（８）点像分布関数演算部により演算された点像分布関数を画像記録部又は通信手段を用いて外部に出力する点像分布関数出力手段を備えるので、煩雑な作業を行うことなく、外部装置による画像回復を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における光学的なブレ補正装置、画像回復部を内蔵したカメラの第１実施形態を示す模式図である。
【図２】本実施形態におけるカメラの動作の流れを示すフローチャートである。
【図３】図１の駆動信号演算部５０、及び、画像回復を行うための各演算部の構成を示す図である。
【図４】本実施形態におけるカメラの露光動作、画像回復動作の詳細を示すフローチャートであり、図２におけるＳ１１０の動作を示している。
【図５】本実施形態における画像回復を説明する図である。
【図６】本実施形態における画像回復を説明する図である。
【図７】第２実施形態における光学的なブレ補正装置を内蔵したカメラ、及び、画像回復システムの概要を示す図である。
【図８】振れ検出装置を含んだ光学的なブレ補正装置の基本的な構成を示すブロック図である。
【図９】数１，２を模式的に表した図である。
【図１０】ドリフト成分を含まない場合の角速度センサ出力，基準値の出力，像面での振れ量を示す図である。
【図１１】ドリフト成分を含む場合の角速度センサ出力，基準値の出力，像面での振れ量を示す図である。
【図１２】従来の画像回復を説明する図である。
【図１３】従来の画像回復を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 角速度センサ
２０ 増幅部
３０，４０ Ａ／Ｄ変換器
５０ 駆動信号演算部
５２ 基準値演算部
５４ 積分演算部
５８ 駆動信号算出部
５９ 信号流れ制御部
６０ Ｄ／Ａ変換器
７０ 駆動部
８０ ブレ補正レンズ
９０ マイコン
１００ 半押しタイマ
１１０ 電源供給部
１２０ 露光時間制御部
１３０ ブレ補正動作切り替えスイッチ（ＶＲＳＷ）
１４０ 点像関数演算部
１５０ イメージセンサ
１６０ 画像保存部
１７０ 画像回復演算部
１８０ モニタ
１９０ レンズ鏡筒
２００ カメラボディ
２１０ 接続コネクタ
２２０ 接続ケーブル
２３０ パソコン
２４０ 画像処理ソフト
ＳＷ１ 半押しスイッチ
ＳＷ２ 全押しスイッチ
Claims (7)
- 振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部と、
前記振動検出信号の低周波数成分を抽出することにより前記振動検出信号の基準値を演算する基準値演算部と、
前記振動検出信号及び前記基準値に基づいて駆動され、像ブレを補正するブレ補正光学系と、
前記ブレ補正光学系を含む撮影光学系により形成された像を撮像する撮像部と、
前記基準値を用いた点像分布関数、及び、前記振動検出信号を用いた点像分布関数を演算可能な点像分布関数演算部と、
前記撮像部により撮像された画像に対して、前記ブレ補正光学系によるブレ補正動作をするとき前記基準値を用いた前記点像分布関数により画像回復を行い、前記ブレ補正光学系によるブレ補正動作をしないとき前記振動検出信号を用いた前記点像分布関数により画像回復を行い像ブレを補正する画像回復演算部と、を備えるブレ補正カメラシステム。 - 請求項１に記載のブレ補正カメラシステムにおいて、
前記基準値演算部は、ローパスフィルタに前記振動検出信号を入力することにより前記振動検出信号の基準値を演算すること、を特徴とするブレ補正カメラシステム。 - 請求項１又は請求項２に記載のブレ補正カメラシステムにおいて、
前記点像分布関数演算部による前記点像分布関数の演算を前記基準値を用いて行うか、前記振動検出信号を用いて行うかを切り替える点像分布関数演算切り替え部を備えること、を特徴とするブレ補正カメラシステム。 - 請求項３に記載のブレ補正カメラシステムにおいて、
前記点像分布関数演算切り替え部は、前記ブレ補正光学系によるブレ補正動作を行うか否かを切り替えるブレ補正動作設定部を兼ねていること、を特徴とするブレ補正カメラシステム。 - 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のブレ補正カメラシステムにおいて、
前記振動検出部と、前記ブレ補正光学系と、前記撮像部と、前記点像分布関数演算部と、前記基準値演算部と、画像を記録する画像記録部と、を備えたカメラと、
前記画像回復演算部を有し、前記カメラとは別体の装置であって、前記画像記録部により記録された画像と前記点像分布関数とを入力することにより前記画像回復を行う外部装置と、を備えることを特徴とするブレ補正カメラシステム。 - 振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部と、
ローパスフィルタに前記振動検出信号を入力することにより前記振動検出信号の基準値を演算する基準値演算部と、
前記振動検出信号及び前記基準値に基づいて駆動され、像ブレを補正するブレ補正光学系と、
前記ブレ補正光学系を含む撮影光学系により形成された像を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像を記録する画像記録部と、
前記ブレ補正光学系によるブレ補正動作をするとき前記基準値を用いて点像分布関数を演算し、前記ブレ補正光学系によるブレ補正動作をしないとき前記振動検出信号を用いて点像分布関数を演算する点像分布関数演算部と、を備えるブレ補正カメラ。 - 請求項６に記載のブレ補正カメラにおいて、
前記点像分布関数演算部により演算された前記点像分布関数を前記画像記録部又は通信手段を用いて外部に出力する点像分布関数出力手段を備えること、を特徴とするブレ補正カメラ。
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