JP5294658B2 - 像振れ補正装置およびそれを備えた光学機器、撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ，交換レンズといった撮像装置や光学機器の像振れ補正機能を実現するための、像振れ補正装置およびそれを備えた光学機器、撮像装置に関するものである。

スチルカメラ、ビデオカメラに代表される撮像装置において、その装置に外部から与えられた手振れ等の振れを補正する方式として、光学式像振れ補正方式と撮像素子式像振れ補正方式等がある。

これらの方式は、振れの度合いを検出する振れ検出センサからの信号に対して、Ａ／Ｄ変換器を通してデジタル信号処理を行い、振れ補正量を算出してＤ／Ａ変換し、その後に像振れ補正用の補正手段、詳しくはシフトレンズもしくは撮像素子を駆動している。

ここで、振れの度合いの検出には角速度センサがよく使用されており、この角速度センサは圧電素子等の振動材を一定周波数で振動させ、回転運動成分により発生するコリオリ力による力を電圧に変換して角速度信号を得ている。

また、Ａ／Ｄ変換、デジタル信号処理、およびＤ／Ａ変換を行う装置としては、マイクロコンピュータが使用されており、複数の所定周波数を遮断するフィルタと積分フィルタで構成されている。これらフィルタとしては非再帰型デジタルフィルタと再帰型デジタルフィルタがある。

図８（ａ）は、非再帰型１次デジタルフィルタの全体ブロック図である。非再帰型デジタルフィルタは、再帰型デジタルフィルタに比べると、フィードフォワード部のみから構成されていると言える。今回サンプリングにおける入力値をＸ［ｎ］としたとき、前回サンプリングにおける入力値はＸ［ｎ−１］となり、この値が非再帰型デジタルフィルタにおける中間値である。つまり、非再帰型デジタルフィルタにおいては遅延素子Ｚ^−１通過後の値が中間値に相当する。

図８（ｂ）は、フィードフォワード部のゲインを定数ａ，ｂと設定したときの演算式を表している。所望の特性を持つフィルタとして構成するためには、上記定数ａ,ｂ,ｃの値および符号を適切に設定する。この定数の設定により、デジタルハイパスフィルタやデジタルローパスフィルタとすることができる。

また、２次以降の高次デジタルフィルタは、遅延素子Ｚ^−１を増やすことにより実現されるが、次数に応じて中間値の数は増えることになる。

図８（ｃ）は、再帰型１次デジタルフィルタの全体ブロック図である。再帰型デジタルフィルタはフィードフォワード部とフィードバック部から構成されている。再帰型デジタルフィルタにおいて中間値とはフィードバック部の算出結果であり、ここでは図に示すＺ［ｎ］が今回サンプリングにおける中間値である。Ｚ^−１は遅延素子であり、遅延素子通過後の値は前回サンプリングを表す。デジタルフィルタの次数は、この遅延素子によって定まる。

図８（ｄ）は、再帰型デジタルフィルタのフィードバック部を抽出した図である。サンプリング周期をｎで表したとき、今回サンプリングにおける入力値Ｘ［ｎ］と前回サンプリングにおける中間値Ｚ［ｎ−１］から今回サンプリングにおける中間値Ｚ［ｎ］を算出する。

図８（ｅ）は、再帰型デジタルフィルタのフィードフォワード部を抽出した図である。サンプリング周期をｎで表したとき、今回サンプリングにおける中間値Ｚ［ｎ］と前回サンプリングにおける中間値Ｚ［ｎ−１］から今回サンプリングにおける出力値Ｙ［ｎ］を算出する。

図８（ｆ）は、フィードフォワード部、フィードバック部それぞれのゲインを定数ａ，ｂ，ｃと設定したときの演算式を表している。また、２次以降の高次デジタルフィルタは、遅延素子Ｚ^−１を増やすことにより実現されるが、次数に応じて中間値の数は増えることになる。

光学式像振れ補正方式は、振れ補正量を用いて算出される駆動目標位置へ補正手段であるシフトレンズを光軸に直交する平面内で移動させることにより、撮像素子上の像振れを補正する（撮像素子上に結像された画像から画像振れを取り除く）方式である。また、撮像素子式像振れ補正方式は、振れ補正量を用いて算出される駆動目標位置へ補正手段である撮像素子を光軸に直交する平面内で移動させることにより、該撮像素子上の像振れを補正する方式である。何れの方式であっても後述の本発明を適用できるため、以下、光学式像振れ補正方式の構成を例として説明を行う。

上記方式の像振れ補正機能を有する撮像装置では、振れ補正量分の移動をシフトレンズ駆動部へ指令して、制御対象であるシフトレンズが駆動目標位置に達したとき、該シフトレンズの実位置を取得する。そして、これら駆動目標位置と実位置の偏差を零（ゼロ）にするようなフィードバック制御を行っている。このようなフィードバック制御を行う技術の一例として特許文献１では、シフトレンズの駆動量が大きい場合は、露光前に、駆動範囲内における所定の位置までシフトレンズを戻す技術が開示されている。
特開平７−１９９２６３号公報

オフセットを除去する技術としては以下の構成が考えられる。すなわち、センサからの信号と基準電圧とを差動増幅する手段、増幅後の信号からオフセット成分を算出する手段、および、基準電圧を変更する手段を構成する。そして、マイコン処理によってオフセットを算出し、これに応じて増幅器の基準電圧を変更することにより、増幅後の信号からオフセット成分を除去する。これを振れ補正技術に適用すれば、角速度センサから出力された信号の増幅後の振れ量からオフセット成分を算出し、該オフセット成分の大きさに応じて増幅器の基準電圧を変更することで、増幅後の振れ信号のオフセット成分を除去するというものになる。

しかしながら、この方式では、増幅器の基準電圧変更直後に増幅後の振れ信号がステップ状に変動し、実際には振れを検出していないにもかかわらず、振れがあったかのように誤検出してしまう。誤検出した振れ信号を用いて補正手段の一例である補正レンズを駆動した場合、画像が不自然に動いて見える、露光タイミングによっては基準電圧変更処理のためにむしろ振れた画像を撮影する、といった問題が生じてしまう。

（発明の目的）
本発明の目的は、基準電圧を変更した際にデジタルフィルタ手段から出力される振れ出力に不連続を生じること無しにオフセット成分を除去することのできる像振れ補正装置およびそれを備えた光学機器、撮像装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、振れを検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段の振れ出力と基準電圧との差分を増幅する増幅手段と、前記増幅手段による増幅後の振れ出力をアナログ信号からデジタル信号に変換する変換手段と、前記変換手段からの振れ出力よりオフセット成分を算出するオフセット算出手段と、前記増幅後の振れ出力からオフセット成分を除去するために、前記オフセット成分に基づいて前記増幅手段の基準電圧を変更する基準電圧変更手段と、フィードフォワード部とフィードバック部から構成される再帰型であり、フィードバック部の演算の結果を中間値とし、前記変換手段からの振れ出力に対して所定周波数を通過させるデジタルハイパスフィルタ手段と、前記デジタルフィルタ手段からの出力を積分する積分手段と、前記積分手段からの出力に基づいて振れ補正量を算出する算出手段と、前記振れ補正量に基づいた駆動目標位置信号にしたがって補正手段を駆動し、像振れを補正する制御手段と、前記オフセット成分より、前記基準電圧変更に伴う前記デジタルハイパスフィルタ手段の入力に加算されるデジタルオフセットを算出し、前記基準電圧変更手段による基準電圧の変更と同一のサンプリング内で、該情報により前記デジタルハイパスフィルタ手段にて保持される前記中間値を制御して前記振れ出力の変化を抑制させる振れ出力抑制手段とを有することを特徴とする像振れ補正装置とするものである。

本発明によれば、基準電圧を変更した際にデジタルフィルタ手段から出力される振れ出力に不連続を生じること無しにオフセット成分を除去することができる像振れ補正装置およびそれを備えた光学機器、撮像装置を提供できるものである。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例１および２に示す通りである。

（実施例１）
図１は本発明の実施例１に係る像振れ補正機能を有する撮像装置を示す構成図である。図１において、１０１はズームユニットであり、変倍を行うズームレンズを含む。１０２はズーム駆動制御部であり、ズームユニット１０１の駆動を制御する。１０３は光軸１００に対して直交する平面内での位置を変更することが可能な像振れ補正用の補正手段の一例であるシフトレンズである。１０４はシフトレンズ駆動制御部であり、シフトレンズ１０３の駆動を制御する。省電力時には、後述の制御部１１９によりシフトレンズ駆動制御部１０４への電源供給が停止される。

１０５は絞り・シャッタユニットである。１０６は絞り・シャッタ駆動制御部であり、絞り・シャッタユニット１０５の駆動を制御する。１０７はフォーカスユニットであり、ピント調節を行うレンズを含む。１０８はフォーカス駆動制御部であり、フォーカスユニット１０７の駆動を制御する。１０９はＣＣＤ等の撮像素子が用いられる撮像部であり、各レンズ群を通ってきた光像を電気信号に変換する。１１０は撮像信号処理部であり、撮像部１０９から出力された電気信号を映像信号に変換処理する。１１１は映像信号処理部であり、撮像信号処理部１１０から出力された映像信号を用途に応じて加工する。１１２は表示部であり、映像信号処理部１１１から出力された映像信号に基づいて、必要に応じて画像表示を行う。１１３は表示制御部であり、撮像部１０９および表示部１１２の動作や表示を制御する。

１１４は角速度センサ等の振れ検出部であり、撮影装置に与えられた振れの度合いを検出する。１１５は電源部であり、システム全体に用途に応じて電源を供給する。１１６は外部入出力端子部であり、外部との間で通信信号及び映像信号を入出力する。１１７はシステムを操作するための操作部である。１１８は記憶部であり、映像情報など様々なデータを記憶する。１１９はシステム全体を制御する制御部である。

次に、上記の構成を持つ撮像装置の動作について説明する。

操作部１１７は、押し込み量に応じて第１スイッチ（ＳＷ１）および第２スイッチ（ＳＷ２）が順にオンするように構成されたシャッタレリーズボタンを有している。シャッタレリーズボタンが約半分押し込まれたときに第１スイッチがオンし、シャッタレリーズボタンが最後まで押し込まれたときに第２スイッチがオンする構造となっている。そして、第１スイッチがオンされると、制御部１１９は、フォーカス駆動制御部１０８を介してフォーカスユニット１０７を駆動してピント調節を行わせる。同時に、絞り・シャッタ駆動制御部１０６を介して絞り・シャッタユニット１０５を駆動して適正な露光量に設定させる。さらに第２スイッチがオンされると、制御部１１９は、撮像部１０９に露光された光像から得られた画像データを記憶部１１８に記憶させる。

このとき、操作部１１７より像振れ補正機能を有効にする指示があれば、制御部１１９は、シフトレンズ駆動制御部１０４に像振れ補正動作を指示する。すると、指示を受けたシフトレンズ駆動制御部１０４が、像振れ補正機能無効の指示がなされるまでシフトレンズ１０３を駆動、つまり光軸１００と直交する平面内で振れをキャンセルする方向にシフトレンズ１０３を移動させ、像振れ補正の動作を行う。

上記操作部１１７が一定時間操作されなかった場合、制御部１１９は、省電力のために表示部１１２やシフトレンズ駆動制御部１０４への電源を遮断する。

また、この撮像装置では、静止画撮影モードと動画撮影モードとのうちの一方を操作部１１７より選択可能であり、それぞれのモードにおいて各駆動制御部の動作条件を変更することができる。

また、操作部１１７により変倍の指示があると、制御部１１９は、ズーム駆動制御部１０２を介してズームユニット１０１を駆動して、指示されたズーム位置にズームレンズ１０１を移動させる。それとともに、撮像部１０９から送られた各信号処理部１１０，１１１にて処理された画像情報に基づいて、フォーカス駆動制御部１０８を介してフォーカスユニット１０７を駆動してピント調節を行わせる。

図２は、シフトレンズ駆動制御部１０４の内部構成およびその前段の回路構成を示すブロック図である。

まず、シフトレンズ駆動制御部１０４の前段側の構成について説明する。１１４ａは通常姿勢の撮像装置の垂直方向（ピッチ方向）の振れを検出する縦方向振れ検出部、１１４ｂは通常姿勢の撮像装置の水平方向（ヨー方向）の振れを検出する横方向振れ検出部である。４１３ａ，４１３ｂはそれぞれ制御部１１９に含まれる防振制御部であり、ピッチ方向およびヨー方向の振れ補正量を算出してシフトレンズ１０３の駆動目標位置を決定し、シフトレンズ駆動制御部１０４に出力する。

次に、シフトレンズ駆動制御部１０４内の構成について説明する。３０１ａ，３０１ｂはピッチ方向およびヨー方向のフィードバック制御部としてのＰＩＤ部であり、上記の駆動目標位置とシフトレンズ１０３の現在の位置を示す後述の実位置信号との偏差から制御量を求め、位置指令信号を出力する。３０２ａ，３０２ｂはピッチ方向およびヨー方向のドライブ部であり、ＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂから送られて来た位置指令信号に基づき、シフトレンズ１０３を駆動する。３０３ａ、３０３ｂはピッチ方向およびヨー方向の位置検出部であり、シフトレンズ１０３のそれぞれの方向の現在の位置を検出して実位置信号をＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂに出力する。

次に、シフトレンズ駆動制御部１０４によるシフトレンズ１０３の位置制御について説明する。

シフトレンズ１０３の位置制御では、振れ検出部１１４ａ，振れ検出部１１４ｂからの撮像装置の振れ出力（振れ信号）に基づいて、ピッチ方向およびヨー方向にシフトレンズ１０３を駆動する。シフトレンズ１０３には磁石が付けられており、この磁石の磁場を位置検出部３０３ａ，３０３ｂが検出し、該シフトレンズ１０３の実位置信号をＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂに出力する。ＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂは、入力される実位置信号が、防振制御部４１３ａ，４１３ｂから送られて来る駆動目標位置にそれぞれ収束するようなフィードバック制御を行う。このとき、ＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂでは、比例（Ｐ）制御、積分（Ｉ）制御、及び微分（Ｄ）制御を選択的に組み合わせたＰＩＤ制御が行われる。

以上により、撮像装置に手振れなどの振れが発生しても、像振れを適正に補正することができる。

図３は、図２に示す防振制御部４１３（４１３ａ，４１３ｂ）の回路構成を示すブロック図である。

１１４は振れ検出部であり、本実施例１では角速度センサであるものとする。４０２は振れ検出部１１４の出力する振れ信号と基準電圧信号との差分を増幅する増幅器、４０３は増幅後の振れ信号をアナログからデジタルの信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。４０４はＤＣ成分をカットするカットオフ周波数を変更可能なデジタルハイパスフィルタ（デジタルＨＰＦ）、４０５は角速度信号を角度信号に変換するためのデジタルローパスフィルタ（デジタルＬＰＦ）である。４０６は振れ信号からシフトレンズ１０３の振れ補正量を算出する振れ補正量算出部である。

４０７は増幅後の角速度信号である振れ信号のデジタル値からオフセット成分を算出するオフセット算出部、４０８はオフセット算出部４０７からの情報を用いて、デジタルオフセットを算出するデジタルオフセット算出部である。ここで、デジタルオフセットとは、角速度信号である振れ信号に含まれるオフセット成分をデジタルＨＰＦへの入力部で除去するように、オフセット成分と逆符号でソフトウェア処理によって加算される値のことを言う。

４０９はオフセット算出部４０７からの情報により基準電圧の変更量を設定する基準電圧変更部、４１０はデジタルオフセット算出部４０８にて算出されたデジタルオフセットを記憶するデジタルオフセット記憶部である。４１１は変更された基準電圧のデジタル値をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、４１２は増幅器４０２へ基準電圧を出力する増幅器である。

図４は、デジタルオフセット補償のメインルーチンを示すフローチャートである。以下、デジタルオフセット補償のための処理をメイン割り込み、デジタルオフセット補償した後の角速度信号である振れ信号のデジタルフィルタ処理をタイマ割り込みと呼ぶ。

ステップＳ６０１よりメイン割り込みを開始し、まず、ステップＳ６０１にて、防振オン（像振れ補正機能が指示されている）であるか否かを判定する。防振オンでなければ中央固定モード（シフトレンズ１０３を駆動中心（光軸１００に一致する位置）に固定させておくモード）としてステップＳ６１４へ進み、メイン割り込みを終了し、デジタルオフセット補償を行わない。したがって、防振オフの場合には、デジタルオフセット変更および基準電圧変更は行わない。

一方、防振オフでなければステップＳ６０２からステップＳ６０３へ進む。そして、増幅器４０２にて基準電圧変更部４０９により設定された基準電圧と差分増幅され、Ａ／Ｄ変換器４０３にてデジタル信号に変換された、振れ検出部１１４からの振れ信号（角速度信号）を取得する。次のステップＳ６０４では、第２スイッチ（ＳＷ２）がオンか否か、つまり露光開始指示がなされているかどうかを判定し、露光開始指示がなされていればステップＳ６１４へ進み、メイン割り込みを終了する。よって、露光時にデジタルオフセットの量（値）と基準電圧変更値は前回の値を保持したままとなる。つまり、露光時には、デジタルオフセット変更と基準電圧変更は停止されることになる。

また、露光開始指示がなされていないと判定した場合はステップＳ６０４からステップＳ６０５へ進み、デジタルの振れ信号（角速度信号）から撮像装置が静止状態であるか否かを判定する。撮像装置が静止状態であると判定した場合はステップＳ６０６へ進み、オフセット算出部４０７にて上記振れ信号の一定期間の平均値等からオフセット成分を算出し、ステップＳ６０７へ進む。また、撮像装置が静止状態でないと判定した場合は、直ちにステップＳ６０７へ進む。つまり、撮像装置が静止状態でない場合はオフセット成分の算出は行われず、前周期で算出したオフセット成分が保持されることになる。

次のステップＳ６０７およびステップＳ６０８では、あらかじめ設定された基準電圧変更周期か否か、および、オフセット成分が規定値以上か否かを判定する。この結果、ステップＳ６０７にて基準電圧変更周期でない場合、または、ステップＳ６０８にてオフセット成分が規定値未満であると判定した場合はステップＳ６１４へ進み、デジタルオフセットの変更は行わずにメイン割り込みを終了する。これは、基準電圧変更を頻繁に行ったり、小さなオフセット成分でも頻繁にデジタルオフセットを変更したりすると、防振制御部４１３を成すマイコンの処理負荷が増加し、消費電力増加が懸念されるためである。基準電圧変更周期は、温度変化等によるオフセット成分の変動時間等から決定する。

また、上記ステップＳ６０７にて基準電圧変更周期であり、かつ、ステップＳ６０８にてオフセット成分が規定値以上であると判定するとステップＳ６０９へ進み、基準電圧変更をすべきＤ／Ａ変換値を算出する。具体的には、ステップＳ６０６で算出されたオフセット成分をＤ／Ａ変換値に換算する。そして、次のステップＳ６１０にて、オフセット算出部４０７からのオフセット成分に基づいてデジタルオフセット算出部４０８にてデジタルオフセットの算出を行う。詳しくは、デジタルの振れ信号（角速度信号）から撮像装置が静止状態であるか否かを判定し、撮像装置が静止状態であると判定した場合は、デジタルの振れ信号の一定期間の平均値等からオフセット成分を算出する。このデジタルのオフセット成分が基準電圧変更をすべきＤ／Ａ変換値となる。デジタルオフセットの算出は、ソフトウェアにより上記デジタルのオフセット成分と逆符号の値として算出する。

基準電圧の変更は、デジタルオフセットの変更と同一サンプルで行う必要がある。そのため、次のステップＳ６１１にて、タイマ割り込みを禁止し、続くステップＳ６１２にて、基準電圧変更部４０９にて増幅器４０２に使用される基準電圧の変更と、デジタルオフセット算出部４０８にて算出されたデジタルオフセットの変更量の設定を行う。そして、ステップＳ６１３にて、タイマ割り込み（デジタルオフセット補償した後の角速度信号である振れ信号のデジタルフィルタ処理）を許可し、次のステップＳ６１４にて、メイン割り込みを終了する。

一方、上記タイマ割り込み内では、デジタルハイパスフィルタ４０４の入力側にて、算出されたデジタルオフセットとデジタルの角速度信号との差分がとられ、該デジタルハイパスフィルタ４０４にて所定のカットオフ周波数でＤＣ成分がカットされる。そして、次段のデジタルローパスフィルタ４０５にて角速度信号が角度信号に変換され、振れ補正量算出部４０６にて撮像装置の振れによる像振れを補正するためのシフトレンズ１０３の駆動量を示す振れ補正量が算出される。その後に、シフトレンズ駆動制御部１０４にてシフトレンズ１０３を駆動しての像振れ補正が行われる。

Ａ／Ｄ変換器４０３にてＡ／Ｄ変換された振れ信号(振れ量とも記す）に対してデジタルオフセットを加算した場合、デジタルハイパスフィルタ４０４の入力値は
デジタルハイパスフィルタ入力値＝Ａ／Ｄ変換された振れ量＋デジタルオフセット
……（１）
で表せる。デジタルオフセット処理では、Ａ／Ｄ変換された振れ量に対してオフセット成分がある場合に、そのオフセット成分を打ち消すような値（デジタルオフセット）が設定される。デジタルオフセットは、振れ検出部１１４が振れを検出しない静止状態において、式（１）の右辺が零（ゼロ）となるのが望ましい。

ここで、デジタルオフセット補償におけるデジタルオフセット（補償量）と基準電圧変更量の関係を示す概念図を図５に示す。

デジタルハイパスフィルタ４０４の入力値は上記式（１）のように表され、振れが無い状態では理論的には振れ検出部１１４の出力が無い状態であるので、「増幅後の振れ出力値」が０となる筈である。しかし、実際には振れ出力にオフセット成分が存在するので、「増幅後の振れ出力値」にオフセット成分の影響分が現れる。

基準電圧変更部４０９にて基準電圧を変更することで「増幅後の振れ出力値」に現れるオフセット成分の影響を除去する。基準電圧変更前には、式（１）で示されるデジタルオフセットのみでオフセット成分を補償するが、この場合、デジタルオフセットのレンジが狭いため、より広い範囲までオフセット成分を補償できない。よって、図５に示すように、振れ検出部１１４の振れ信号を増幅する増幅器４０２の基準電圧を変更すると同時に、基準電圧変更による補償量分を基準電圧変更前のデジタルオフセット（補償量）から差し引いて、合計で同じ補償量となるように調節する。

この処理を同一のサンプリング内で（サンプリング毎に）行うことで、基準電圧の変更による影響がデジタルフィルタ出力に現れないようにすることができるとともに、補償できるデジタルオフセットのレンジも稼ぐことが可能となる。

なお、基準電圧を印加する増幅器４１２は、回路素子の定数ばらつき等により倍率がばらつく可能性がある。倍率がばらついた場合には、基準電圧変更分の振れ出力への影響分をデジタルオフセットで補償しても、デジタルハイパスフィルタ出力後の振れ信号から基準電圧変更時の影響を十分除去できない場合がある。そのため、基準電圧を印加する増幅器４１２の個体ばらつき吸収のため、デジタルオフセットをデジタルオフセット記憶部４１０に記憶しておき、記憶しておいたデジタルオフセットを用いて、デジタルオフセット補償を行うようにしている。

上記の実施例１によれば、振れ出力（角速度出力）と基準電圧との差分を増幅する増幅器４０２の基準電圧を変更することで、オフセット成分を除去している。またこれと同時に、基準電圧変更に伴うデジタルハイパスフィルタ４０４の入力側でのデジタルオフセットの変化分（基準電圧変更直後に増幅後の振れ信号がステップ状に変動する分）を、デジタルオフセットを変更することにより抑制するようにしている。これにより、基準電圧を変更した際にデジタルフィルタ手段から出力される振れ信号に不連続を生じること無しにオフセット成分を除去することができる。なぜなら、図５で示すように振れ信号に含まれるトータルのオフセット成分を基準電圧変更前にデジタルオフセットのみで補償していた状態から、基準電圧変更後にデジタルオフセット量を変更することなく行うと、過度の補償行うことになる。過度の補償を行うことは振れ信号に不連続を生じることになる。しかし、本実施例１のように、基準電圧変更による補償量とデジタルオフセットによる補償量の和がトータルのオフセット成分と同じになるにすれば、基準電圧変更前後のＨＰＦへの入力が変化しないので不連続を防ぐことができる。

したがって、適正な振れ信号により補正レンズを駆動できるので、従来のように、画像が不自然に動いて見える、露光タイミングによっては基準電圧変更処理のためにむしろ振れた画像を撮影する、といった問題を解消できる。

（実施例２）
図６は本発明の実施例２に係わる防振制御部の回路構成を示すブロック図であり、図３と同じ部分は同一符号を付し、その説明は省略する。撮像装置のその他の構成は、実施例１にて説明した図１および図２と同様であるので、その説明も省略する。

図６では、５０８はオフセット算出部４０７からの情報を用いて中間値の変更を算出する中間値変更算出部、５１０は中間値変更算出部５０８にて算出された中間値を記憶する中間値変更記憶部である。

次に、本発明の実施例２に係わるメイン割り込み処理について、図７のフローチャートにしたがって説明する。なお、図７のステップＳ６０１からステップＳ６０９まで、および、ステップＳ６１１〜Ｓ６１４は、図４のフローチャートと同様であるので、その説明は省略する。この実施例２では、基準電圧変更に伴うデジタルハイパスフィルタ４０４の入力側でのデジタル値の変化分を、デジタルハイパスフィルタ４０４の中間値を変更することによって除去しようとするものである。

図７のステップＳ７１０では、中間値変更算出部５０８により中間値を算出する。また、タイマ割り込み禁止後のステップＳ７１２では、基準電圧変更部４０９にて増幅器４０２に使用される基準電圧の変更と、中間値変更算出部５０８により算出された中間値を設定する。

以上の処理を行うことにより、基準電圧変更部４０９による増幅器４０２の基準電圧変更の影響を、デジタルハイパスフィルタ４０４の中間値変更により補償することが可能となる。

ここで、図８（ａ）に示すような再帰型１次デジタルフィルタ構成において、基準電圧変更部４０９によるデジタルフィルタ入力Ｘ［ｎ］の変化がデジタルフィルタの出力Ｙ［ｎ］に現れないように
Ｚ［ｎ］＝Ｚ［ｎ−１］−（基準電圧設定のＤ／Ａ変更値×基準電圧のアンプ）
／（１−フィルタ係数）……（２）
の式（２）で求まるフィルタ中間値Ｚ［ｎ］を基準電圧変更と同一のサンプル内で設定する。なお、Ｚ［ｎ］はデジタルフィルタ中間値（ｎサンプル）であり、Ｚ［ｎ−１］はデジタルフィルタ中間値（ｎ−１サンプル）である。ここで、「基準電圧設定のＤ／Ａ変更値×基準電圧のアンプ」は、実施例１のデジタルオフセットに相当する。

ここで、実施例２では、式（２）のように基準電圧のアンプがかかっている。これは基準電圧を印加する増幅器４１２が図６のようにＤ／Ａ変換器４１１の先に回路的にある場合で、設定したＤ／Ａ値を増幅して差動増幅器４０２に入力するためＨＰＦの入力部分での値がこの増幅器４１２の倍率によって異なるためである。実施例１での図３でも基準電圧を印加する増幅器４１２が入っているが、式（１）に基準電圧のアンプが入っていないのは、実施例１では基準電圧のアンプの影響も入ったＡ／Ｄ変換された振れ量から基準電圧変更をすべきＤ／Ａ変換値を算出しているためである。

上記式（２）により算出した中間値を基準電圧変更と同一サンプリング内で設定することにより、上記実施例１と同様に、基準電圧変更時のデジタルフィルタ出力への影響を除去することができる。

上記の実施例２によれば、振れ出力（角速度出力）と基準電圧との差分を増幅する増幅器４０２の基準電圧を変更することでオフセット成分を除去する。またこれと同時に、基準電圧変更に伴うデジタルハイパスフィルタ４０４の入力側でのデジタル値の変化分（基準電圧変更直後に増幅後の振れ信号がステップ状に変動する分）を、デジタルフィルタ中間値を変更することによって抑制するようにしている。これにより、上記実施例１と同様、基準電圧を変更した際のデジタルフィルタ出力後の振れ信号に不連続を生じること無しにオフセットを除去することができる。

（発明と実施例の対応）
振れ検出部１１４が、本発明の、振れを検出する振れ検出手段に相当する。また、増幅器４０２が、本発明の、振れ検出手段の振れ出力と基準電圧との差分を増幅する増幅手段に相当する。また、Ａ／Ｄ変換器４０３が、本発明の、増幅手段による増幅後の振れ出力をアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄ変換手段に相当する。また、オフセット算出部４０７が、本発明の、Ａ／Ｄ変換手段からのデジタルの振れ出力よりオフセット成分を算出するオフセット算出手段に相当する。また、基準電圧変更部４０９が、本発明の、増幅後の振れ出力からオフセット成分を除去するために、オフセット成分に基づいて増幅手段の基準電圧を変更する基準電圧変更手段に相当する。また、デジタルハイパスフィルタ４０４、デジタルローパスフィルタ４０５が、本発明の、Ａ／Ｄ変換手段からのデジタルの振れ出力に対して所定周波数を通過させるデジタルフィルタ手段に相当する。

前記振れ補正量算出部４０６が、本発明の、デジタルフィルタ手段からの出力に基づいて振れ補正量を算出する算出手段に相当する。また、シフトレンズ１０３が本発明の補正手段に相当する。また、シフトレンズ駆動制御部１０４が、本発明の、振れ補正量に基づいて算出された駆動目標位置信号にしたがって補正手段を駆動し、像振れを補正する制御手段に相当する。また、デジタルオフセット算出部４０８もしくは中間値変更部５０８が、本発明の、オフセット成分より、基準電圧変更に伴うデジタルフィルタ手段からの前記振れ出力の変化の情報を算出する振れ出力抑制手段に相当する。そして、この振れ出力抑制手段は、振れ出力の変化の情報によりデジタルフィルタ手段を制御して振れ出力の変化を抑制させる。

本実施例１および２では、再帰型１次デジタルフィルタについて説明を行ったが、本発明は再帰型デジタルフィルタに限定されるものではなく、図８(e)で示される非再帰型デジタルフィルタについても同様に適用可能である。非再帰型デジタルフィルタを使用した場合にも再帰型デジタルフィルタの場合と同様に、式（２）により算出したデジタルフィルタ中間値を基準電圧変更と同一サンプリング内で設定することで基準電圧変更時のデジタルフィルタ出力への影響を除去可能である。

本発明の各実施例に係わる撮像装置を示す構成図である。 図１のシフトレンズ駆動制御部を含む像振れ補正処理系を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係わる防振制御部の詳細を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係わるデジタルオフセット補償動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係わるデジタルオフセットと基準電圧変更量の関係を示す図である。 本発明の実施例２に係わる防振制御部の詳細を示すブロック図である。 本発明の実施例２に係わるデジタルオフセット補償動作を示すフローチャートである。 １次デジタルフィルタを示す図である。

符号の説明

１０３ シフトレンズ
１０４ シフトレンズ駆動制御部
１０９ 撮像部
１１４ 振れ検出部
１１８ 記憶部
３０１ ＰＩＤ部
３０２ ドライブ部
３０３ 位置検出部
４０２ 増幅器
４０３ Ａ／Ｄ変換器
４０４ デジタルハイパスフィルタ
４０５ デジタルローパスフィルタ
４０６ 振れ補正量算出部
４０７ オフセット算出部
４０８ デジタルオフセット算出部
４０９ 基準電圧変更部
４１０ デジタルオフセット記憶部
４１１ Ｄ／Ａ変換部
４１２ 増幅器
４１３ 防振制御部
５０８ 中間値変更算出部
５１０ 中間値変更記憶部

Claims (8)

1. 振れを検出する振れ検出手段と、
   前記振れ検出手段の振れ出力と基準電圧との差分を増幅する増幅手段と、
   前記増幅手段による増幅後の振れ出力をアナログ信号からデジタル信号に変換する変換手段と、
   前記変換手段からの振れ出力よりオフセット成分を算出するオフセット算出手段と、前記増幅後の振れ出力からオフセット成分を除去するために、前記オフセット成分に基づいて前記増幅手段の基準電圧を変更する基準電圧変更手段と、
   フィードフォワード部とフィードバック部から構成される再帰型であり、フィードバック部の演算の結果を中間値とし、前記変換手段からの振れ出力に対して所定周波数を通過させるデジタルハイパスフィルタ手段と、
   前記デジタルフィルタ手段からの出力を積分する積分手段と、
   前記積分手段からの出力に基づいて振れ補正量を算出する算出手段と、
   前記振れ補正量に基づいた駆動目標位置信号にしたがって補正手段を駆動し、像振れを補正する制御手段と、
   前記オフセット成分より、前記基準電圧変更に伴う前記デジタルハイパスフィルタ手段の入力に加算されるデジタルオフセットを算出し、前記基準電圧変更手段による基準電圧の変更と同一のサンプリング内で、該情報により前記デジタルハイパスフィルタ手段にて保持される前記中間値を制御して前記振れ出力の変化を抑制させる振れ出力抑制手段とを有することを特徴とする像振れ補正装置。
2. 前記オフセット算出手段は、前記変換手段の出力に基づいて当該装置が静止状態であるか否かを判定し、前記静止状態であると判定した場合は、前記変換手段の出力の一定期間の平均値からオフセット成分を算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記振れ出力抑制手段は、基準電圧変更手段からの出力と前記基準電圧のアンプに基づいて前記デジタルオフセットを算出することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記デジタルハイパスフィルタ手段は、前記変換手段からの振れ出力のうちＤＣ成分をカットするように所定周波数が設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
5. 露光時には、前記振れ出力抑制手段の動作を停止させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記振れ出力の変化の情報を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の撮像装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の像振れ補正装置を備える光学機器。
8. 請求項１ないし６のいずれかに記載の像振れ補正装置を備える撮像装置。

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