JP5744426B2 - 光学機器及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学機器及びその制御方法に関し、特に、ズーム駆動中の光学機器の手振れ等による像揺れを補正して像の安定化を図る機能を有する光学機器及びその制御方法に関する。

従来のデジタルカメラの手振れ補正機能は、例えば、振動ジャイロにより角速度を検出し、この情報を用いて手振れを検出し、撮影者の手振れを打ち消す方向に撮影光学系の一部を駆動することで、手振れ等による像揺れを軽減している。また、近年は、動画撮影中でも、ズームの駆動速度を高速にしたまま撮影できる機種が市販されている。この背景には、ズームレンズやフォーカスレンズを駆動するためのモータ類の駆動音の静音化が可能となったことが大きく起因している。

そこで、デジタルカメラの手振れ補正機能を有効にしてズーム駆動を行った場合、ズームレンズ等を駆動するためのモータにより振動や磁気ノイズが生じて、カメラの振れを検出するための振れ検出センサが誤検出してしまうことがある。また、ズーム駆動時のモータの駆動に伴い、ズーム機構を構成する伝達歯車やそれを保持する地板類などにより振動が生じる場合もある。そこで、これらの外乱影響による振れ検出センサの誤検出を防ぐために、例えば、特許文献１が提案されている。

特開平０８−１４６４８１号公報

上記特許文献１では、モータ駆動時に振れ検出センサの時定数を小さくする、すなわちハイパスフィルタ（ＨＰＦ）等のカットオフ周波数（以下「フィルタカットオフ周波数」とも呼ぶ）を高くすることで、振れ検出センサの検出精度を向上させている。

しかしながら、上述した特許文献１の構成では、モータ駆動中に一律のフィルタカットオフ周波数を設定している。そのため、ズーム駆動時のモータ駆動による振動や磁気ノイズなどの外乱が大きいと、振れ検出センサが検出した手振れによる振れ量以上の振れをＨＰＦによるゲイン低下で除去することができない。その結果、手振れ補正機能が、手振れによる振れ量以上の振れ量で補正してしまうため、過剰な補正動作により補正効果の低下を招いてしまう。一方、ズーム駆動中に外乱が小さいと、外乱が小さいにも関わらず、振れ検出センサが検出した振動をＨＰＦによりゲイン低下させてしまうため、補正動作が足らず、補正効果の低下を招いてしまう。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、ズームモータ等の駆動による振動や磁気ノイズなどの外乱の大きさに応じて光学機器の振れ検出を精度良く行うことができ、過剰な補正動作による補正効果の低下を防止できる光学機器及びその制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、撮影者のズーム操作に応じてズームレンズを移動させて光学的な変倍動作を行うズーム手段と、光学機器に加わる振れを検出する振れ検出手段と、前記振れに起因する画像の揺れを低減する像揺れ補正手段と、前記振れ検出手段による検出結果に基づいて前記像揺れ補正手段の移動目標位置を算出する算出手段と、前記ズーム手段の駆動時の外乱の大きさを推定する外乱推定手段と、前記外乱推定手段により推定される外乱の大きさを示す外乱振動推定値が大きくなるほど、前記像揺れ補正の追従性を下げるように前記算出手段の特性を変更する特性変更手段と、前記ズームレンズの位置を検出するズーム位置検出手段と備え、前記外乱推定手段は、前記ズーム位置検出手段により検出されたズーム位置とあらかじめ記憶されたズーム速度と前記ズーム手段の駆動時の外乱の大きさとの関係から前記外乱振動推定値を設定することを特徴とする。

本発明によれば、ズームモータ等の駆動による振動や磁気ノイズなどの外乱の大きさに応じて光学機器の振れ検出を精度良く行うことができ、過剰な補正動作による補正効果の低下を防止することができる。

本発明の実施形態に係る光学機器の概略構成を示すブロックである。 本発明の第１の実施形態における防振制御部の概略構成を示すブロック図である。 図２の防振制御部における防振制御動作の流れを示すフローチャートである。 シフトレンズ位置制御部とレンズ外乱推定部の制御系の概略を示すブロック線図である。 （ａ）は推定した振動加速度の信号波形、（ｂ）は振動加速度を絶対値変換した信号の波形、（ｃ）はＬＰＦを付加することで推定した外乱ｄの波形である。 （ａ）はフィルタカットオフ周波数と所定の閾値αとの関係を示す図、（ｂ）はズーム時の外乱振動に対する所定の閾値αの関係を示す図、（ｃ）はフィルタカットオフ周波数ｆｃを適用した場合のズーム時の外乱振動の波形の変化を示す図である。 本発明の第２の実施形態における防振制御部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態における防振制御部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態における防振制御部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態における防振制御部の概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学機器の概略構成を示すブロックである。

図１において、１０１は、ズームレンズを含み、撮影者のズーム操作に応じてズームレンズを駆動して光学的な変倍動作を行うズームユニットである。１０２はズーム駆動制御部であり、ズームユニット１０１を駆動制御する。１０３はシフトレンズを含み、光軸に対して略直交する方向にシフトレンズ移動することで撮像系に加わる振動に起因する画像の揺れ（ブレ）を低減する像揺れ補正手段としてのシフトレンズユニットである。１０４はシフトレンズ駆動制御部であり、シフトレンズユニット１０３を駆動制御する。

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を駆動制御する。１０７はフォーカスレンズを含むフォーカスユニットであり、ピント調整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を駆動制御する。

１０９は撮像素子を含む撮像部であり、撮像素子上の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から出力された信号に基づいて、必要に応じて画像表示を行う。

１１４は振れ検出部であり、光学機器に加わる振れの度合いを検知する。１１３は表示制御部であり、撮像部１０９及び表示部１１２の動作や表示を制御する。１１５は電源部であり、光学機器内の各部に対して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はユーザからの操作を受け付ける操作部である。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。１２０は光学機器内のシステム全体を制御する制御部である。

次に、図１の光学機器における動作について説明する。

操作部１１７は、押し込み量に応じて、不図示の第１スイッチ（ＳＷ１）及び第２スイッチ（ＳＷ２）が順にＯＮするように構成されたシャッタレリーズボタン（不図示）を有している。シャッタレリーズボタンを約半分押し込んだときにＳＷ１がＯＮし、シャッタレリーズボタンを最後まで押し込んだときにＳＷ２がＯＮする構造となっている。

操作部１１７のＳＷ１がＯＮされると、フォーカス駆動制御部１０８がフォーカスユニット１０７を駆動してピント調整を行うとともに、絞り・シャッタユニット駆動制御部１０６が絞り・シャッタユニット１０５を駆動して適正な露光量に設定する。さらにＳＷ２がＯＮされると、撮像部１０９から撮像信号処理部１１０を介して制御部１２０に入力された画像データが記憶部１１８に記憶される。このとき、操作部１１７から振れ補正機能ＯＮの指示があれば、制御部１２０はシフトレンズ駆動制御部１０４に振れ補正動作を指示し、これを受けたシフトレンズ駆動制御部１０４は、振れ補正機能オフの指示がなされるまで振れ補正動作を行う。本実施形態では、振れ補正機能ＯＮの指示は、操作部１１７上の振れ補正ＳＷをＯＮすることで行い、振れ補正機能オフの指示は、振れ補正ＳＷをオフすることで行う。

また、図１の光学機器では、静止画撮影モードと動画撮影モードとのうちの一方が操作部１１７にて選択可能であり、それぞれのモードにおいて各アクチュエータ制御部の動作条件を変更することができるものとする。例えば、操作部１１７に対してズームレンズによる変倍の指示があると、制御部１２０を介して指示を受けたズーム駆動制御部１０２がズームユニット１０１を駆動して、指示されたズーム位置にズームレンズを移動する。それとともに、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がフォーカスユニット１０７を駆動してピント調整を行う。なお、省電力モードとして、操作部１１７が一定時間操作されなかった場合、制御部１２０は省電力のためにディスプレイの電源を遮断する指示を出すものとする。

次に、図１の光学機器において、ズーム駆動時のモータ駆動に伴う外乱の大きさを推定（外乱推定）し、推定した外乱の大きさに応じて、振れ検出部のフィルタ時定数を変更する機能について説明する。

図２は、本発明の第１の実施形態における防振制御部の概略構成を示すブロック図である。

第１の実施形態における光学機器の防振制御部は、振れ検出センサ２０１、Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ）２０２、操作部１１７、時定数算出部２０４、シフトレンズ目標位置算出部２０５、及びシフトレンズ位置制御部２０６を備える。さらに、シフトレンズ位置検出素子２０７、シフトレンズ駆動部２０８、シフトレンズ２０９、及びレンズ外乱推定部２１０を備える。振れ検出センサ２０１は振れ検出部１１４に含まれる。シフトレンズ位置検出素子２０７、シフトレンズ駆動部２０８は、シフトレンズ駆動制御部１０４に含まれる。シフトレンズ２０９はシフトレンズユニット１０３に含まれる。上記以外の各部は、制御部１２０に含まれる。

振れ検出センサ２０１は、振動ジャイロ等の角速度を検出する角速度センサである。なお、振れ検出センサとしては、これに限定せず、角度、角速度、角加速度のいずれかを検出するセンサであってもよい。

振れ検出センサ２０１は、手振れ等による撮像部（光学機器全体）に加わる振動量を検出し、検出した振動量を電気信号に変換して、Ａ／Ｄ変換部２０２に送る。Ａ／Ｄ変換部２０２によって電気信号がアナログ信号からデジタル信号に変換された後、検出した振動量を示すデジタル信号がシフトレンズ目標位置算出部２０５に送られる。

シフトレンズ目標位置算出部２０５は、手振れをキャンセルするためのシフトレンズ目標位置を計算する。

ここで、シフトレンズ目標位置算出部２０５内のフィルタカットオフ周波数の算出について説明する。シフトレンズ目標位置算出部２０５は、少なくとも積分器４０２、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４０３を有している。

積分器４０２は、振れ検出センサ２０１からの角速度出力を積分して角度に変換する。４０２ａに積分器４０２の周波数ゲイン特性を示す。ＨＰＦ４０３は、カットオフ周波数ｆｃをズーム駆動中の外乱振動の大きさに応じて変更可能なハイパスフィルタである。４０３ａにＨＰＦ４０３の周波数ゲイン特性を示す。振れ検出センサ２０１からの出力は、積分器４０２とＨＰＦ４０３を通って角度として出力される。角速度センサである振れ検出センサ２０１の出力値に対する角度出力の周波数特性、すなわち積分器４０２とＨＰＦ４０３を合成した周波数ゲイン特性を２０５ａに示す。

ＨＰＦ４０３の目的は、角速度センサである振れ検出センサ２０１の持つＤＣオフセット成分を除去することにある。ＨＰＦ４０３のカットオフ周波数ｆｃの初期値は、防振制御周波数帯域の低域付近（０．１Ｈｚ）に設定されている。ズーム駆動中に外乱振動が大きくなると、このカットオフ周波数ｆｃを高く設定し、防振制御周波数帯域（０．１Ｈｚ〜数十Ｈｚ）のゲインを低下させることで、振れ検出センサ２０１の外乱振動に伴う過度の防振制御を回避する。

なお、ＨＰＦ４０３のカットオフ周波数をズーム駆動中外乱振動に応じて可変させているが、図示の構成にローパスフィルタ（ＬＰＦ）を追加し、ＬＰＦのカットオフ周波数を可変させることで、高周波側の振動による影響を除去する方法をとってもよい。さらに、２段ハイパスフィルタ構成にしてＨＰＦのカットオフ周波数を可変させることで、より低周波側のゲインを低下する方法をとってもよい。

シフトレンズの位置は、シフトレンズ位置検出素子２０７によって検出される。シフトレンズ位置制御部２０６は、シフトレンズ目標位置算出部２０５の出力に対して、シフトレンズ位置検出素子２０７から信号をフィードバックすることで、シフトレンズの位置を制御し、手振れ補正を実行する。

時定数算出部２０４は、操作部１１７のズームＳＷの状態と、レンズ外乱推定部２１０により推定される、ズーム駆動に伴う振動などの推定力外乱から、シフトレンズ目標位置算出部２０５内のフィルタのフィルタ時定数（フィルタカットオフ周波数）を算出する。シフトレンズ目標位置算出部２０５は、時定数算出部２０４にて算出されたフィルタカットオフ周波数に基づいて、シフトレンズ目標位置を算出する。

次に、図２の防振制御部における防振制御動作の流れを図３のフローチャートを参照して説明する。

図３は、図２の防振制御部における防振制御動作の流れを示すフローチャートである。

光学機器の電源がＯＮされて各種初期化処理が完了すると、図示の処理が実行され、防振制御の制御サンプリング周期で繰り返し実行される。

ステップＳ３０１では、時定数算出部２０４は、操作部１１７のズームＳＷがＯＮ状態かＯＦＦ状態かを判定し、ＯＦＦ状態であると判定した場合、ステップＳ３０７へ進む。ステップＳ３０７では、時定数算出部２０４は、シフトレンズ目標位置算出部２０５内部のフィルタの時定数すなわちフィルタカットオフ周波数ｆｃを初期値に設定（または変更）する。時定数算出部２０４は、シフトレンズ目標位置算出部２０５の特性を変更する特性変更手段として機能する。ＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数の初期値は、０．１Ｈｚ以下など低い値に設定されている。

ステップＳ３０１にてズームＳＷがＯＮ状態であると判定された場合、時定数算出部２０４は、操作部１１７の振れ補正ＳＷがＯＮ状態かＯＦＦ状態かを判定し、ＯＦＦ状態である判定した場合は、ステップＳ３０７へ進む。なお、ここでシフトレンズ目標位置は、レンズ中央値に固定される。

ステップＳ３０２にて振れ補正ＳＷがＯＮ状態であると判定された場合、ステップＳ３０３に進み、以下に説明する外乱振動推定処理が行われる。

ステップＳ３０３における外乱振動推定処理について図４及び図５（ａ）〜図５（ｃ）を用いて説明する。

図４は、シフトレンズ位置制御部２０６とレンズ外乱推定部２１０の制御系の概略を示すブロック線図である。

本実施形態では、シフトレンズ目標位置算出部２０５から入力されるシフトレンズ目標位置ｘに追従するように、シフトレンズ位置検出素子２０７からの位置ｙをフィードバック制御している。ここで、フィードバックコントローラＣ（ｓ）は、制御対象であるプラント（アクチュエータの伝達特性）Ｐ（ｓ）に応じて設計されているが、システムに外乱ｄが加わると、フィードバックコントローラＣ（ｓ）が指令する力に外乱ｄが加算されてしまう。その結果、希望の制御性能が得られない場合がある。そこで、検出可能である位置情報から、ノミナルモデル（アクチュエータのノミナル数学モデル）と、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタＱ（ｓ）を用いて外乱オブザーバを構成する。そして、外乱オブザーバにより推定した力外乱を制御出力にフィードバックすることで外乱要因に対応した制御ループを構成することが可能である。

ここで外乱オブザーバが推定する力外乱は、力外乱が支配的であるため、下式（式１）により、シフトレンズユニット１０３の外乱加速度を推定することが可能である。

Ａｅ＝Ｆｅ÷Ｍ ・・・・（式１）
（式１）において、Ａｅ［ｍ／ｓ^２］はシフトレンズの推定外乱加速度、Ｆｅ［Ｎ］は外乱オブザーバにより推定した力外乱、Ｍ［ｋｇ］はシフトレンズユニットの質量である。

ここで推定した力外乱Ｆｅは、温度変化などシステム内部の外乱要因の影響も含んでいるが、メカパラメータの変動による定常状態でのゲインの変化など低周波での特性に関与する場合が多い。また、システム外部の外乱要因としても姿勢変化により生じる重力加速度分のオフセットが生じてしまう。そこで、推定したシフトレンズユニットの外乱加速度Ａｅに対してＨＰＦを付加することにより、定常状態での外乱影響をできるだけ除去し、よりズーム駆動中のメカ振動に関連する振動加速度を推定することができる。

上記方法により推定した振動加速度を絶対値に変換し、ＬＰＦ（もしくは移動平均）を付加することで外乱振動推定値ｄを推定し、この外乱振動推定値ｄをシフトレンズ目標位置算出部２０５内のＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数特性の変更に用いる。ここでＬＰＦを用いることにより、急激なフィルタカットオフ周波数の変化を防止し、フィルタカットオフ周波数の過度の変化による防振性能の劣化を防ぐ。

推定した振動加速度から外乱振動推定値算出までの信号波形の一例を図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示す。図５（ａ）は、推定した振動加速度の信号波形、図５（ｂ）は、振動加速度を絶対値変換した信号の波形、図５（ｃ）は、ＬＰＦを付加することで推定した外乱振動推定値ｄの波形である。

図３に戻り、ステップＳ３０４では、時定数算出部２０４は、ステップＳ３０３にて算出した外乱振動推定値ｄが所定の閾値αｍｉｎより大きいか否かを判定する。この判定の結果、外乱振動推定値ｄがαｍｉｎ以下と判定された場合、ステップＳ３０８に進み、時定数算出部２０４は、ＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数ｆｃをｆｃ１に設定（または変更）して、ステップＳ３１０に進む。このとき、時定数算出部２０４は、シフトレンズ目標位置算出部２０５のＨＰＦ４０３の特性を変更する特性変更手段として機能する。

ステップＳ３０４にて外乱振動推定値ｄが所定の閾値αｍｉｎより大きいと判定された場合、ステップＳ３０５に進み、ステップＳ３０３にて算出された外乱振動推定値ｄが所定の閾値αｍａｘより小さいか否かを判定する。この判定の結果、外乱振動推定値ｄがαｍａｘ以上と判定された場合、ステップＳ３０９に進み、時定数算出部２０４は、ＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数ｆｃをｆｃ２に設定（または変更）して、ステップＳ３１０に進む。このとき、時定数算出部２０４は、シフトレンズ目標位置算出部２０５のＨＰＦ４０３の特性を変更する特性変更手段として機能する。

ステップＳ３０５にて外乱振動推定値ｄが所定の閾値αｍａｘより小さいと判定された場合、ステップＳ３０６に進み、時定数算出部２０４は、下式（式２）によりＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数ｆｃを設定（または変更）する。時定数算出部２０４は、シフトレンズ目標位置算出部２０５内のＨＰＦ４０３の特性を変更する特性変更手段として機能する。なお、ｄは外乱振動推定値、Ｋｆはフィルタカットオフ周波数を算出するための換算係数である。

ｆｃ＝Ｋｆ×ｄ ・・・（式２）
外乱振動推定値ｄに応じてＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数を変更した場合のグラフを図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す。図６（ａ）は、フィルタカットオフ周波数と所定の閾値αとの関係を示す図、図６（ｂ）は、ズーム時の外乱振動に対する所定の閾値αの関係を示す図、図６（ｃ）はフィルタカットオフ周波数ｆｃを適用した場合のズーム時の外乱振動の波形の変化を示す図である。

なお、本実施形態では、（式２）という変換式により、ＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数ｆｃを設定したが、外乱振動推定値−フィルタカットオフ周波数ｆｃテーブルによりフィルタカットオフ周波数ｆｃを設定してもよい。

図３に戻り、ステップＳ３１０では、シフトレンズ目標位置算出部２０５は、ステップＳ３０６またはステップＳ３０８またはステップＳ３０９にて設定されたフィルタカットオフ周波数ｆｃにより、シフトレンズ目標位置を算出する。ステップＳ３１１では、シフトレンズ位置制御部２０６が、算出されたシフトレンズ目標位置に基づいてシフトレンズ駆動部２０８を制御してシフトレンズ２０９を駆動して、防振制御を実行する。このとき、シフトレンズ位置制御部２０６は、シフトレンズ位置検出素子２０７からシフトレンズ２０９の位置情報を入力したり、レンズ外乱推定部２１０にフィードバック制御を行う。

第１の実施形態における光学機器は、シフトレンズユニットの外乱振動推定を行い、該外乱振動推定値に応じてシフトレンズ目標位置算出部２０５内のＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数を変更する。これにより、ズーム駆動時の振動等の外乱の大きさに応じて光学機器の振れ検出を精度良く行うことができ、手振れ補正効果の低下を防止することができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施の形態に係る光学機器は、その構成（図１）が上記第１の実施の形態に係る光学機器と同じであり、第１の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。

本実施形態では、ズーム駆動制御中のズームモータ駆動に伴う外乱振動の推定を行い、外乱振動推定値の大きさに応じて、シフトレンズ目標位置算出部２０５内のＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数を変更する。

図７は、本発明の第２の実施形態における防振制御部の概略構成を示すブロック図である。

第２の実施形態における光学機器の防振制御部は、振れ検出センサ２０１、Ａ／Ｄ変換部２０２、操作部１１７、ズームモータ力外乱部７０１、時定数算出部２０４、シフトレンズ目標位置算出部２０５、及びシフトレンズ位置制御部２０６を備える。さらに、シフトレンズ位置検出素子２０７、シフトレンズ駆動部２０８、及びシフトレンズ２０９を備える。第１の実施例と同様に、シフトレンズ目標位置算出部２０５は、少なくとも積分器４０２、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４０３を有している。振れ検出センサ２０１は振れ検出部１１４に含まれる。シフトレンズ位置検出素子２０７、シフトレンズ駆動部２０８は、シフトレンズ駆動制御部１０４に含まれる。シフトレンズ２０９はシフトレンズユニット１０３に含まれる。ズームモータ力外乱部７０１はズーム駆動制御部１０２に含まれる。上記以外の各部は、制御部１２０に含まれる。

第２の実施形態における防振制御部の防振制御動作は、上記第１の実施形態と同様に、図３のフローチャートに従って行われる。ここでは、上記第１の実施形態と異なる図３のステップＳ３０３の外乱振動推定処理について説明する。

ズームモータ力外乱部７０１は、上記第１の実施形態の図４及び図５（ａ）〜図５（ｃ）を用いて説明した方法と同様の方法で、推定した振動加速から外乱振動推定値を算出する。具体的には、ズーム駆動制御では、目標ズームレンズ速度ｘに追従するように、ズーム位置検出センサ（不図示）のズーム位置検出値からズーム速度変換部（不図示）により算出されたズーム速度ｙをフィードバック制御する。そして、上記第１の実施形態での外乱振動推定処理と同様に、ズームモータに加わる力外乱を推定し、推定した力外乱を外乱振動推定値として設定する。

第２の実施形態における光学機器は、ズーム駆動時の外乱振動推定を行い、該外乱振動推定値に応じてシフトレンズ目標位置算出部２０５内のＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数を変更する。これにより、ズーム駆動による振動等の外乱の大きさに応じて光学機器の振れ検出を精度良く行うことができ、手振れ補正効果の低下を防止することができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施の形態に係る光学機器は、その構成（図１）が上記第１の実施の形態に係る光学機器と同じであり、第１の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。

本実施形態では、ズーム速度（又はズーム位置）から求めた外乱振動推定値に応じて、シフトレンズ目標位置算出部２０５内のＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数を変更する。

図８は、本発明の第３の実施形態における防振制御部の概略構成を示すブロック図である。

第３の実施形態における光学機器の防振制御部は、振れ検出センサ２０１、Ａ／Ｄ変換部２０２、操作部１１７、ズーム位置検出センサ８０１、ズーム速度変換部８０２、ズーム外乱推定値算出テーブル８０３、及び時定数算出部２０４を備える。さらに、シフトレンズ目標位置算出部２０５、シフトレンズ位置制御部２０６、シフトレンズ位置検出素子２０７、シフトレンズ駆動部２０８、及びシフトレンズ２０９を備える。

シフトレンズ目標位置算出部２０５は、上記第１の実施形態と同様に、少なくとも積分器４０２、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４０３を有している。振れ検出センサ２０１は振れ検出部１１４に含まれる。シフトレンズ位置検出素子２０７、シフトレンズ駆動部２０８は、シフトレンズ駆動制御部１０４に含まれる。シフトレンズ２０９はシフトレンズユニット１０３に含まれる。ズーム位置検出センサ８０１、ズーム速度変換部８０２、ズーム外乱推定値算出テーブル８０３は、ズーム駆動制御部１０２内の不図示のメモリに記憶されている。このメモリは、例えば、テーブル情報記憶手段として機能する。上記以外の各部は、制御部１２０に含まれる。

第３の実施形態における防振制御部の防振制御動作は、上記第１の実施形態と同様に、図３のフローチャートに従って行われる。ここでは、上記第１の実施形態と異なる図３のステップＳ３０３の外乱振動推定処理について説明する。

ズーム位置検出センサ８０１は、ズーム位置検出手段として、ズームレンズの位置を検出するセンサである。ズーム速度変換部８０２は、ズーム速度算出手段として、ズーム位置検出センサ８０１から得られるズーム位置検出値からズーム速度を算出する。そして、ズーム速度変換部８０２により算出されたズーム速度と、予めメカ固有のメカ振動特性に合わせて設定されているズーム外乱推定値算出テーブル８０３から外乱振動推定値が設定される。ズーム外乱推定値算出テーブル８０３は、ズーム速度と外乱振動推定値との関係を示すテーブル情報である。

時定数算出部２０４は、ズーム外乱推定値算出テーブル８０３から得られた外乱振動推定値と操作部１１７のズームＳＷの状態からシフトレンズ目標位置算出部２０５内のフィルタカットオフ周波数を算出する。そして、シフトレンズ目標位置算出部２０５は、設定されたフィルタカットオフ周波数からシフトレンズ目標位置を算出する。

第３の実施形態における光学機器は、ズーム速度（又はズーム位置）から求めた外乱振動推定値に応じてシフトレンズ目標位置算出部２０５内のフィルタカットオフ周波数を変更する。これにより、ズーム駆動時の振動等の外乱の大きさに応じて光学機器の振れ検出を精度良く行うことができ、手振れ補正効果の低下を防止することができる。

なお、上記実施形態では、ズーム位置検出センサ８０１による検出結果からシフトレンズ目標位置算出部２０５内のＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数を算出するように構成してもよい。この場合、記憶手段であるメモリに記憶されるテーブル情報は、ズーム外乱推定値算出テーブル８０３は、ズーム位置と外乱振動推定値との関係を示すテーブル情報である。

［第４の実施形態］
本発明の第４の実施の形態に係る光学機器は、その構成（図１）が上記第１の実施の形態に係る光学機器と同じであり、第１の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。

本実施形態では、シフトレンズ目標位置算出部２０５内の積分器４０２、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４０３によって、シフトレンズ目標位置を算出する前の、振れ検出センサ出力のＡ／Ｄ変換直後の信号を用いて外乱振動推定値を算出する。そして、この外乱振動推定値の大きさに応じてシフトレンズ目標位置算出部２０５内のフィルタカットオフ周波数を変更する。

図９は、本発明の第４の実施形態における防振制御部の概略構成を示すブロック図である。

第４の実施形態における光学機器の防振制御部は、振れ検出センサ２０１、Ａ／Ｄ変換部２０２、操作部１１７、時定数算出部２０４、シフトレンズ目標位置算出部２０５、シフトレンズ位置制御部２０６、及びシフトレンズ位置検出素子２０７を備える。さらに、シフトレンズ駆動部２０８、シフトレンズ２０９を備える。シフトレンズ目標位置算出部２０５は、上記第１の実施形態と同様に、少なくとも積分器４０２、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４０３を有している。

振れ検出センサ２０１は振れ検出部１１４に含まれる。シフトレンズ位置検出素子２０７、シフトレンズ駆動部２０８は、シフトレンズ駆動制御部１０４に含まれる。シフトレンズ２０９はシフトレンズユニット１０３に含まれる。上記以外の各部は、制御部１２０に含まれる。なお、振れ検出センサ２０１は、角度、角速度、角加速度やシフト変位、シフト速度、シフト加速度のいずれを検出してもよい。

第４の実施形態における防振制御部の防振制御動作は、上記第１の実施形態と同様に、図３のフローチャートに従って行われる。ここでは、上記第１の実施形態と異なる図３のステップＳ３０３の外乱振動推定処理について図９を用いて説明する。

本実施形態では、振れ検出センサ２０１には、角速度センサとして振動ジャイロが用いられている。

ズーム駆動中のメカ振動は、伝達歯車の振動やそれを保持する地板類などの振動が支配的である。これらのメカ振動は、振れ検出センサ２０１が高周波ノイズ成分として検出してしまう。よって、メカ振動の状態を検知するために、振れ検出センサ２０１の防振制御周波数帯域以上の周波数でメカ振動の判定を行うため、低周波成分をハイパスフィルタ（ＨＰＦ）９１２により除去した信号を振れ検出センサ２０１のメカ振動成分検知信号として用いる。

このように推定した振れ検出センサ２０１のメカ振動成分検知信号を絶対値回路９１３で絶対値に変換し、ＬＰＦ（もしくは移動平均回路）９１４を通すことで外乱振動推定値ｄを推定する。そして、この外乱振動推定値ｄに応じて、シフトレンズ目標位置算出部２０５内のＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数を変更する。ＬＰＦを用いることにより、急激なフィルタカットオフ周波数の変化を防止し、フィルタカットオフ周波数の過度の変化による防振性能の劣化を防ぐ。

第４の実施形態における光学機器は、振れ検出センサの出力信号を用いて外乱振動推定値を算出し、当該外乱振動推定値の大きさに応じてシフトレンズ目標位置算出部２０５内のフィルタカットオフ周波数を変更する。これにより、ズーム駆動時の振動等の外乱の大きさに応じて光学機器の振れ検出を精度良く行うことができ、手振れ補正効果の低下を防止することができる。

［第５の実施形態］
本発明の第５の実施の形態に係る光学機器は、その構成（図１）が上記第１の実施の形態に係る光学機器と同じであり、第１の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。

本実施形態では、振れ検出センサ出力のＡ／Ｄ変換直後の信号とズーム位置検出センサ出力をズーム速度変換した信号と動きベクトルを用いて外乱振動推定値を算出する。そして、この外乱振動推定値の大きさに応じて振れ検出センサの検出特性を変更すべく、フィルタカットオフ周波数を変更する。

図１０は、本発明の第５の実施形態における防振制御部の概略構成を示すブロック図である。

第５の実施形態における光学機器の防振制御部は、振れ検出センサ２０１、Ａ／Ｄ変換部２０２、操作部１１７、時定数算出部２０４、シフトレンズ目標位置算出部２０５、及びシフトレンズ位置制御部２０６を備える。さらに、シフトレンズ位置検出素子２０７、シフトレンズ駆動部２０８、シフトレンズ２０９、撮像素子９２１、撮像素子のＡ／Ｄ変換部９２２、動きベクトル算出部９２３、動きベクトル予測部９２４、外乱推定部９２５を備える。シフトレンズ目標位置算出部２０５は、上記第１の実施形態と同様に、少なくとも積分器４０２、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４０３を有している。

振れ検出センサ２０１は振れ検出部１１４に含まれる。シフトレンズ位置検出素子２０７、シフトレンズ駆動部２０８は、シフトレンズ駆動制御部１０４に含まれる。シフトレンズ２０９はシフトレンズユニット１０３に含まれる。撮像素子９２１、Ａ／Ｄ変換部９２２は撮像部１０９に含まれる。上記以外の各部は、制御部１２０に含まれる。

撮像素子９２１は、レンズ群から入ってきた光を電気信号に変換することで画像情報を得る。その情報はアナログ信号であるため、Ａ／Ｄ変換部９２２に送られてデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された画像情報は、撮像信号処理部１１０で所定の処理がされる。

動きベクトル算出部９２３は、撮像信号処理部１１０で処理された画像情報に基づき、予め記憶してある１フレーム前の画像と現在の画像とを比較することで、画像のずれ情報から動きベクトルを算出する。このとき、動きベクトル算出部９２３は、動きベクトル算出手段として機能する。なお、動きベクトルの算出方法についてはこれに限定されず、どのように方法であってもよい。

第５の実施形態における防振制御部の防振制御動作は、上記第１の実施形態と同様に、図３のフローチャートに従って行われる。ここでは、上記第１の実施形態と異なる図３のステップＳ３０３の外乱振動推定処理について説明する。

ズーム位置検出センサ８０１から得られるズーム位置検出値と、ズーム位置検出値からズーム速度変換部８０２をとおして得られるズーム速度から、動きベクトル予測部９２４が、ズーム駆動中の画角変化による動きベクトルを予測する。このとき、動きベクトル予測部９２４は、動きベクトル予測手段として機能する。更に、動きベクトル予測部９２４はが、振れ検出センサ２０１により検出された光学機器の振れ量から像面上の揺れ量を予測し、振れ検出センサ２０１により検出された振れ量を、ズーム駆動中の画角変化により予測した予測動きベクトルに加算する。

外乱推定部９２５は、動きベクトル算出部９２３から求めた動きベクトル算出値と動きベクトル予測部９２４から求めた動きベクトル予測値とを比較し、動きベクトル算出値と動きベクトル予測値との差が大きい場合には、振動外乱が大きいと判定する。一方、動きベクトル算出値と動きベクトル予測値との差が小さい場合には、振動外乱が小さいと判定する。外乱推定部９２５にて求めたズーム駆動中の外乱振動値は、時定数算出部２０４に入力される。そして、時定数算出部２０４は、求めたズーム駆動中の外乱振動推定値から、シフトレンズ目標位置算出部２０５内のＨＰＦ４０３のフィルタカットオフ周波数を算出する。さらに、シフトレンズ目標位置算出部２０５は、設定されたフィルタカットオフ周波数からシフトレンズ目標位置を算出する。

第５の実施形態における光学機器は、振れ検出センサ出力のＡ／Ｄ変換直後の信号とズーム速度による動きベクトル予測値と動きベクトルを用いて外乱振動推定値を算出する。そして、該外乱振動推定値に応じてシフトレンズ目標位置算出部２０５内のフィルタカットオフ周波数を変更する。これにより、ズーム駆動時の振動等の外乱の大きさに応じて光学機器の振れ検出を精度良く行うことができ、手振れ補正効果の低下を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、一眼レフ用の交換レンズの装着が可能な光学機器において、手動でズームレンズを駆動するときのような場合にも適用することが可能となる。その場合、操作部１１７のズームＳＷが無くとも、手動でズーム動作をされたことを検知するという構成であってもよい。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１０１ ズームユニット
２０１ 振れ検出センサ
２０４ 振れ検出時定数算出部
２０５ シフトレンズ目標位置算出部
２０６ シフトレンズ位置制御部
２０７ シフトレンズ位置検出素子
２０８ シフトレンズ駆動部
２０９ シフトレンズ
２１０ レンズ外乱推定部

Claims (4)

1. 撮影者のズーム操作に応じてズームレンズを移動させて光学的な変倍動作を行うズーム手段と、
   光学機器に加わる振れを検出する振れ検出手段と、
   前記振れに起因する画像の揺れを低減する像揺れ補正手段と、
   前記振れ検出手段による検出結果に基づいて前記像揺れ補正手段の移動目標位置を算出する算出手段と、
   前記ズーム手段の駆動時の外乱の大きさを推定する外乱推定手段と、
   前記外乱推定手段により推定される外乱の大きさを示す外乱振動推定値が大きくなるほど、前記像揺れ補正の追従性を下げるように前記算出手段の特性を変更する特性変更手段と、
   前記ズームレンズの位置を検出するズーム位置検出手段と備え、
   前記外乱推定手段は、前記ズーム位置検出手段により検出されたズーム位置とあらかじめ記憶されたズーム速度と前記ズーム手段の駆動時の外乱の大きさとの関係から前記外乱振動推定値を設定することを特徴とする光学機器。
2. 前記ズーム位置検出手段による検出結果からズーム速度を算出するズーム速度算出手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 撮影者のズーム操作に応じてズームレンズを移動させて光学的な変倍動作を行うズーム手段と、
   光学機器に加わる振れを検出する振れ検出手段と、
   前記振れに起因する画像の揺れを低減する像揺れ補正手段と、
   前記振れ検出手段による検出結果に基づいて前記像揺れ補正手段の移動目標位置を算出する算出手段と、
   前記ズーム手段の駆動時の外乱の大きさを推定する外乱推定手段と、
   前記外乱推定手段により推定される外乱の大きさを示す外乱振動推定値が大きくなるほど、前記像揺れ補正の追従性を下げるように前記算出手段の特性を変更する特性変更手段と、
   前記ズームレンズの位置を検出するズーム位置検出手段と、
   前記ズーム位置検出手段による検出結果からズーム速度を算出するズーム速度算出手段と、
   撮像手段から取り込んだ画像情報から動きベクトルを算出する動きベクトル算出手段と、
   前記ズーム位置検出手段により検出されたズーム位置と前記ズーム速度算出手段により算出されたズーム速度から前記ズーム手段の駆動中の動きベクトルを予測する動きベクトル予測手段とを更に有し、
   前記外乱推定手段は、前記動きベクトル算出手段による動きベクトル算出値と前記動きベクトル予測手段による動きベクトル予測値との差の大きさに基づいて、前記外乱振動推定値を設定することを特徴とする光学機器。
4. 撮影者のズーム操作に応じてズームレンズを移動させて光学的な変倍動作を行うズーム手段と、光学機器に加わる振れを検出する振れ検出手段と、前記振れに起因する画像の揺れを低減する像揺れ補正手段と、前記振れ検出手段による検出結果に基づいて前記像揺れ補正手段の移動目標位置を算出する算出手段とを備える光学機器の制御方法であって、
   前記ズーム手段の駆動時の外乱の大きさを推定する外乱推定工程と、
   前記外乱推定工程にて推定される外乱の大きさを示す外乱振動推定値が大きくなるほど、前記像揺れ補正の追従性を下げるように前記算出手段の特性を変更する特性変更工程と、
   前記ズームレンズの位置を検出するズーム位置検出工程と備え、
   前記外乱推定工程では、前記ズーム位置検出工程にて検出されたズーム位置とあらかじめ記憶されたズーム速度と前記ズーム手段の駆動時の外乱の大きさとの関係から前記外乱振動推定値を設定することを特徴とする光学機器の制御方法。
   
   

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