JP5869812B2 - 像ぶれ補正装置及びそれを備えた撮像装置、像ぶれ補正装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は像ぶれ補正装置及びその制御方法に関し、特に画像振れを補正する機能を有する像ぶれ補正装置、撮像装置及びその制御方法に関する。

従来、撮像装置の振れを検出して、この振れに起因する画像振れを補正するように移動可能な可動体（防振レンズ及びその保持部材）を駆動する像ぶれ補正装置を備えた撮像装置が知られている。像ぶれ補正装置における振れ検出には角速度センサがよく用いられる。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応じた電圧を角速度情報として出力する。像ぶれ補正装置は、得られた角速度情報を積分して振れの量及び方向を求め、画像振れをキャンセルするように可動体を駆動する補正位置制御信号を出力する。可動体の駆動時には、可動体の現在位置が可動体位置信号として像ぶれ補正装置にフィードバックされ、像ぶれ補正装置は可動体位置信号に応じた補正位置制御信号を出力するフィードバック制御が行われる。

一方、撮影者が意図的に撮像装置を移動させる場合がある。例えば、撮像装置を水平方向に移動（回転）させながら撮影するパンニング撮影である。しかし、パンニング動作を振れとして検出して可動体を駆動した場合、パンニング動作による振れは一般には防振レンズを最大量を移動させてもキャンセルできない大きさであるため、パンニング動作終了時には防振レンズが最大量移動した状態にある。従って、パンニング動作終了時には防振レンズを動かせない方向が存在し、十分な像ぶれ補正が行えないという問題があった。この問題を回避するため、パンニング動作によって像ぶれ補正量が大きくなった場合には、防振レンズの位置を強制的にセンタリングするパンニング制御が知られている。

像ぶれ補正装置を有する撮像装置によって静止画撮影を行う場合、防振効果が高いほうが望ましい。しかし、パンニング動作と認識される振れが発生すると、ユーザがパンニング撮影しているかどうかに関わらずパンニング制御が動作してしまい、防振効果が低下してしまう問題があった。

パンニング制御と防振効果の両立を図るために、手ブレの影響が現れにくい高速シャッタ時はパンニング制御に移行し易くし、手ブレの影響が現れ易い低速シャッタ時はパンニング制御に移行しにくくすることが提案されている（特許文献１）。

特開２００６−２０１７２３号公報

しかしながら、特許文献１記載の方法では、状況に応じて必要な防振効果を提供しながら、防振レンズが最大駆動位置に留まってしまう現象の抑制や、防振レンズが結像光学系の光軸中心からずれることによる画質劣化の抑制を実現することはできない。
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みてなされたものである。本発明は、状況に応じて必要な防振効果を提供しながら、防振レンズが最大駆動位置に留まってしまう現象の抑制や、防振レンズが光軸中心からずれることによる画質劣化の抑制を実現可能な像ぶれ補正装置、撮像装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の一見地に係る像ぶれ補正装置は、結像光学系の光軸に直交する方向に移動可能な補正部材を、振れ検出手段が検出した振れに基づいて移動させ、結像光学系による像ぶれを補正する防振制御手段とを有し、防振制御手段は、像ぶれ補正装置が用いられる光学機器の撮影時におけるシャッタ速度が第１所定値よりも速くかつ第１所定値より速い第２所定値より遅い場合、第１所定値より遅い場合もしくは第２所定値より速い場合よりも、補正部材の可動範囲を広くするとともに、シャッタ速度が第１所定値より遅い場合もしくは第２所定値より速い場合においても像振れを補正することを特徴とする。

この構成により、本発明によれば、状況に応じて必要な防振効果を提供しながら、防振レンズが最大駆動位置に留まってしまう現象の抑制や、防振レンズが光学中心からずれることによる画質劣化の抑制を実現可能な撮像装置及びその制御方法を提供できる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の機能構成例を示すブロック図 図１における防振駆動部の構成例を示すブロック図 本発明の実施形態に係る像ぶれ補正機構の構成例を示す分解斜視図 本発明の実施形態に係る防振制御部の機能構成例を示すブロック図 図４におけるスイッチＡ〜Ｅと、レリーズスイッチの状態、安定性判定部による判定結果、及びシャッタ速度との関係例を示す図 本発明の実施形態に係る防振制御における、ズーム位置と防振レンズ駆動角度の関係例を示す図 本発明の実施形態に係る防振レンズの目標位置の演算処理の詳細を示すフローチャート 本発明の実施形態に係る防振レンズの目標位置の演算処理の詳細を示すフローチャート 本発明の実施形態に係る防振レンズの目標位置の演算処理の詳細を示すフローチャート 本発明の実施形態に係る防振レンズの目標位置の演算処理の詳細を示すフローチャート 本発明の実施形態に係る安定性判定部の動作の詳細を示すフローチャート 本発明の実施形態に係るデジタルオフセット補償制御を説明するためのデジタルフィルタのブロック図

以下、図面を参照して本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る像ぶれ補正装置を含む撮像装置の機能構成例を示すブロック図である。本実施形態において撮像装置１００はデジタルスチルカメラであるが、動画撮影機能を有していてもよい。

ズームユニット１０１は、結像光学系を構成する撮影レンズの一部であり、レンズの倍率を変更するズームレンズを含んでいる。ズーム駆動部１０２は、制御部１１８の制御に従ってズームユニット１０１の駆動を制御する。補正部材としての防振レンズ１０３は、撮影レンズの光軸に対して直交する方向に移動可能に構成されている。防振駆動部１０４は、防振レンズ１０３の駆動を制御する。

絞り・シャッタユニット１０５は、絞り機能を有するメカニカルシャッタである。絞り・シャッタ駆動部１０６は、制御部１１８の制御に従って絞り・シャッタユニット１０５を駆動する。フォーカスレンズ１０７は撮影レンズの一部であり、撮影レンズの光軸に沿って位置を変更可能に構成される。フォーカス駆動部１０８は、制御部１１８の制御に従ってフォーカスレンズ１０７を駆動する。

撮像部１０９は、撮影レンズによる光学像を、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子を用いて画素単位の電気信号に変換する。撮像信号処理部１１０は、撮像部１０９から出力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換、相関二重サンプリング、ガンマ補正、ホワイトバランス補正、色補間処理等を行い、映像信号に変換する。映像信号処理部１１１は、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。具体的には、映像信号処理部１１１は、表示用の映像を生成したり、記録用に符号化処理やデータファイル化を行ったりする。

表示部１１２は、映像信号処理部１１１が出力する表示用の映像信号に基づいて、必要に応じて画像表示を行う。電源部１１３は、撮像装置１００の全体に、用途に応じて電源を供給する。外部入出力端子部１１４は、外部装置との間で通信信号及び映像信号を入出力する。操作部１１５は撮像装置１００にユーザが指示を与えるためのボタンやスイッチなどを有する。記憶部１１６は、映像情報など様々なデータを記憶する。姿勢検出部１１７は、撮像装置１００の姿勢を検出し、映像信号処理部１１１及び表示部１１２に姿勢情報を提供する。制御部１１８は例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有し、ＲＯＭに記憶された制御プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵで実行することによって撮像装置の各部を制御し、以下に説明する様々な動作を含む撮像装置１００の動作を実現する。

操作部１１５には、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レリーズボタンが含まれる。レリーズボタンが約半分押し込まれたときにレリーズスイッチＳＷ１がオンし、レリーズボタンが最後まで押し込まれたときにレリーズスイッチＳＷ２がオンする。レリーズスイッチＳＷ１がオンすると、制御部１１８が例えば映像信号処理部１１１が表示部１１２に出力する表示用の映像信号に基づくＡＦ評価値に基づいてフォーカス駆動部１０８を制御することにより自動焦点検出を行う。また、制御部１１８は映像信号の輝度情報と例えば予め定められたプログラム線図に基づいて適切な露光量を得るための絞り値及びシャッタスピードを決定するＡＥ処理を行う。レリーズスイッチＳＷ２がオンされると、制御部１１８は決定した絞り及びシャッタ速度で撮影を行い、撮像部１０９で得られた画像データを記憶部１１６に記憶するように各部を制御する。

操作部１１５には、像ぶれ補正（防振）モードを選択可能にする防振スイッチが含まれる。防振スイッチにより像ぶれ補正モードが選択されると、制御部１１８が防振駆動部１０４に防振動作を指示し、これを受けた防振駆動部１０４が防振オフの指示がなされるまで防振動作を行う。また、操作部１１５には、静止画撮影モードと動画撮影モードとのうちの一方を選択可能な撮時モード選択スイッチが含まれており、それぞれの撮影モードにおいて防振駆動部１０４の動作条件を変更することができる。

また、操作部１１５には再生モードを選択するための再生モード選択スイッチも含まれており、再生モード時には防振動作を停止する。
操作部１１５には、またズーム変倍の指示を行う変倍スイッチが含まれる。変倍スイッチによりズーム変倍の指示があると、制御部１１８を介して指示を受けたズーム駆動部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ユニット１０１を移動させる。

姿勢検出部１１７からの姿勢情報により映像信号処理部１１１からの映像信号が縦長か横長かが決定され、表示部１１２における画像表示方向が決定される。

（防振駆動部１０４の構成）
図２は、防振駆動部１０４の機能構成例を示すブロック図である。
第１振動センサ２０１は、例えば角速度センサであり、通常姿勢（画像の長さ方向が水平方向とほぼ一致する姿勢）における、撮像装置１００の垂直方向（ピッチ方向）の振動を検出する。第２振動センサ２０２は例えば角速度センサであり、通常姿勢における撮像装置の水平方向（ヨー方向）の振動を検出する。第１及び第２防振制御部２０３，２０４はそれぞれピッチ方向、ヨー方向における防振レンズの補正位置制御信号を出力し、防振レンズの駆動を制御する。

第１ＰＩＤ部２０５は、第１防振制御部２０３からのピッチ方向での補正位置制御信号と、第１ホール素子２０９からの防振レンズのピッチ方向での位置情報とから、ＰＩＤ制御によって例えばアクチュエータである第１ドライブ部２０７を駆動する。同様に、第２ＰＩＤ部２０６は、第２防振制御部２０４からのヨー方向での補正位置制御信号と、第２ホール素子２１０からの防振レンズのヨー方向での位置情報とから、ＰＩＤ制御によって例えばアクチュエータである第２ドライブ部２０８を駆動する。

第１及び第２ＰＩＤ部２０５，２０６の出力は姿勢検出部１１７にも供給され、撮像装置１００の姿勢検出に用いられる。

（防振駆動部１０４の動作）
次に、図２に示す防振駆動部１０４による防振レンズ１０３の駆動制御動作について説明する。
第１及び第２防振制御部２０３，２０４には、第１及び第２振動センサ２０１，２０２から、撮像装置１００のピッチ方向、ヨー方向の振れを表す振れ信号（角速度信号）が供給される。第１及び第２防振制御部２０３，２０４はこの振れ信号に基づいて、ピッチ方向及びヨー方向に防振レンズ１０３を駆動する補正位置制御信号をそれぞれ生成し、第１及び第２ＰＩＤ部２０５，２０６に出力する。

第１及び第２ホール素子２０９，２１０は、防振レンズ１０３に設けられた磁石による磁場の強さに応じた電圧を有する信号を、防振レンズ１０３のピッチ方向及びヨー方向における位置情報として出力する。位置情報は第１及び第２ＰＩＤ部２０５，２０６及び第１及び第２防振制御部２０３，２０４に供給される。第１及び第２ＰＩＤ部２０５，２０６は、第１及び第２ホール素子２０９，２１０からの信号値が、第１及び第２防振制御部２０３，２０４からの補正位置制御信号値に収束するよう、第１及び第２ドライブ部２０７，２０８を駆動しながらフィードバック制御する。

なお、第１及び第２ホール素子２０９，２１０から出力される位置信号値にはばらつきがあるため、所定の補正位置制御信号に対して防振レンズ１０３が所定の位置に移動するように、第１及び第２ホール素子２０９，２１０の出力調整を行う。このとき、第１及び第２ＰＩＤ部２０５，２０６では、Ｐ制御（比例制御）とＩ制御（積分制御）とＤ制御（微分制御）とを用いたＰＩＤ制御を行う。

また、第１ＰＩＤ部２０５で用いられる積分補償値により姿勢検出部１１７が姿勢検出する。またＩ制御を行わないＰＤ制御では防振レンズ１０３の目標位置と第１及び第２ホール素子２０９，２１０によって検出された検出位置との差分量（偏差量）により姿勢検出部が姿勢検出する。

第１及び第２防振制御部２０３，２０４は、第１及び第２振動センサ２０１，２０２からの振れ情報に基づき、画像振れを打ち消すように防振レンズ１０３の位置を移動させる補正位置制御信号をそれぞれ出力する。例えば、第１及び第２防振制御部２０３，２０４は、振れ情報（角速度信号）にフィルタ処理等を行うことにより補正位置制御信号を生成することができる。以上の動作により、撮影時に手ぶれ等の振動が撮像装置１００に存在しても、ある程度の振動までは画像振れを防止できる。また、第１及び第２防振制御部２０３，２０４は、第１及び第２振動センサ２０１，２０２からの振れ情報と、第１及び第２ホール素子２０９，２１０の出力に基づいて、撮像装置１００のパンニング状態を検出し、パンニング制御を行う。

（像ぶれ補正機構）
図３は、防振レンズ１０３、防振駆動部１０４、絞り・シャッタユニット１０５、絞り・シャッタ駆動部１０６に相当する像ぶれ補正機構の具体的構成例を示す分解斜視図である。

ベース３０１は像ぶれ補正機構の基台であり、絞り・シャッタユニット１０５及びＮＤフィルタ機構もベース３０１に固定される。ベース３０１には一体的に図示の２つのフォロワピン３０２及び不図示の可動フォロワピンが設けられ、ベース３０１の径方向外側にある不図示のカム筒の３本のカム溝にこれら３つのフォロワピンが嵌合し、カム溝に沿って光軸方向に進退するように構成される。

防振レンズ１０３はホルダ３１６に不図示のカシメ爪によって保持されている。
レンズカバー３０３は防振レンズ１０３を通過する光束を制限する開口部を備え、側面に伸びた３カ所の腕部３０４それぞれに開口３０５が設けられており、ホルダ３１６の側面３カ所に設けられた突起３１５と嵌合することによりホルダに一体的に保持される。ホルダには前述した磁石３１２，３１３が一体的に保持されている。

ホルダ３１６は３つのボール３０７を介してベース３０１に圧接されており、ボール３０７が転がることにより光軸に垂直な面内の任意方向に移動可能である。ボール３０７でホルダ３１６を保持する構成は、ガイドバーでホルダをガイドする構成より微小な振幅で、かつ高周期の振動を実現できるため、高画素数の撮像素子を有する撮像装置においても良好な補正を行うことが可能になる。

スラストスプリング３１４は一端がホルダ３１６の突起３１５に係合し、他端がベース３０１の不図示の突起に係合して伸ばされた状態で保持され、ホルダ３１６をベース３０１に向かって付勢している。ラジアルスプリング３１７，３１８はホルダ３１６の回転を防ぐ。

樹脂製のボビン３１０，３１１の先端には金属製のピンが一体的に構成されており、コイル３０８，３０９の端部が絡げられている。フレキシブル基板（ＦＰＣ）３２４は、そのランド３２５がボビン３１０，３１１のピンと半田付けなどにより電気的に接続され、コイル３０８，３０９に電力を供給する回路を形成している。

また第１及び第２ホール素子２０９，２１０は磁石３１２，３１３の近傍に配置され、磁石３１２，３１３による磁界を検出する。第１及び第２ホール素子２０９，２１０はＦＰＣ３２４に実装され、ＦＰＣ３２４を通じて電力が供給されている。ＦＰＣ３２７は絞り・シャッタユニット１０５及びＮＤフィルタ駆動部に電力を供給する回路を形成する。ＦＰＣ３２４，３２７は、突起３２１によってホルダ３２０に固定される。

なお、ここで説明した振れ補正機構は一例であり、このタイプの振れ補正機構でなければ本発明が特徴的な効果を得られないということはない。例えば、レンズの代わりに撮像素子を駆動する構成であっても良いし、ガイドバーでホルダをガイドする構成であっても良い。また、スラストスプリング３１４やラジアルスプリング３１７，３１８を廃してマグネットの吸着力を利用してホルダ３１６をベース３０１に向かって付勢してもよい。

（防振制御部の構成）
図４（ａ）は、本発明における防振制御部の機能構成例を示すブロック図である。なお、第１及び第２防振制御部２０３，２０４は同一構成で同一の動作を行うため、以下では第１防振制御部２０３の構成を説明する。

第１Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）４０１は、第１振動センサ２０１が検出した振れ信号をデジタル値に変換する。デジタル変換された振れ信号は、加算器４１５にて、デジタルオフセット補償演算部４０５にて演算されたデジタルオフセット補償値を減算された後、デジタルハイパスフィルタ４０３に入力される。
第２Ａ／Ｄ変換器４０２は、第１ホール素子２０９から防振レンズ１０３の位置情報を取得し、デジタル値に変換して安定性判定部４０７に出力する。

スイッチＡは、デジタルオフセット補償演算に必要なデジタルハイパスフィルタ４０３の中間値を使用してデジタルオフセット値を更新するかどうかを決定するスイッチである。ここでデジタルオフセット補償について図９を用いて説明する。図９は、デジタルハイパスフィルタのブロック図を示し、a、ｂ、ｃの係数によって決定されるカットオフ周波数で入力Ｘ[n]の特定帯域成分をカットして出力Ｙ[n]を算出する。本ブロック図において、デジタルフィルタ入力部に加算されている入力がデジタルオフセット補償値であり、入力Ｘ[n]に含まれる静止時オフセット量を除去するために使用される。デジタルオフセット補償値は、デジタルハイパスフィルタの中間値Ｚが０になるように、特定のサンプリング周期で演算、更新される値である。

図４（ａ）に戻って、レリーズスイッチ状態通知部４０９は、撮像装置１００の操作部１１５に含まれるレリーズスイッチＳＷ１，ＳＷ２の状態を安定性判定部４０７に通知する。安定性判定部４０７は、周期カウンタ４０７１と、撮像装置１００がパンニング動作中かを判定するパンニング動作判定部４０７２とを有する。安定性判定部４０７は、デジタルハイパスフィルタ４０３のカットオフ周波数を変更することにより、パンニング中には最適なパンニング制御を行う。具体的には、パンニング中はデジタルハイパスフィルタ４０３のカットオフ周波数を高くして、撮像装置をパンニングする動作によって像ぶれ補正量が大きくなった場合に防振レンズ１０３の位置を強制的にセンタリングする。

防振デジタルフィルタ４０６により処理された振れ信号は、さらに第２デジタルローパスフィルタ４０８で処理され出力される。第１デジタルローパスフィルタ４０４および、防振デジタルフィルタ４０６、第２デジタルローパスフィルタ４０８の演算は、同一の演算サンプリング内で並列に処理される。そして、レリーズスイッチ状態通知部４０９から通知されたレリーズスイッチＳＷ１，ＳＷ２の状態により、第１及び第２デジタルローパスフィルタ４０４，４０８の出力の一方がスイッチＣにより選択される。

スイッチＣにより選択された振れ信号は、スイッチＤの状態に応じ、第１駆動リミッタ４１０および第２駆動リミッタ４１１の一方でクランプ処理される。なお、手ぶれ補正角度とレンズの移動量との関係は、撮影レンズの焦点距離に応じて変化する。そのため、撮影レンズの焦点距離によらず補正角度を一定にした場合でも、防振レンズの駆動距離は依然として撮影レンズの焦点距離に依存する。従って、第１駆動リミッタ４１０および第２駆動リミッタ４１１は、ズーム倍率通知部４１２が通知する撮影レンズの焦点距離に応じて、その上限値を変更する。

第１駆動リミッタおよび第２駆動リミッタは例えば図６で示すように、ズーム位置により異なるようにしてもよいし、ズーム位置で同じ駆動角度にしてもよい。本例では、第２駆動リミッタは第１駆動リミッタに比べて防振性能がより必要となるＴｅｌｅ側で補正角を大きくするようなテーブルとしている。次に第１駆動リミッタおよび、第２駆動リミッタでクランプ処理された防振レンズ目標位置は、シャッタ速度通知部４１３の通知結果によって動作するスイッチＤにより一方が選択される。そして、選択された一方が防振レンズ目標位置４１４として、第１及び第２ＰＩＤ部２０５、２０６に入力される。

図４（ｂ）は、第１及び第２防振制御部２０３，２０４の別の構成例を示す図であり、図４（ａ）の構成とパンニング制御に係る構成のみが異なる。すなわち、図４（ｂ）の構成では、安定性判定部４０７の判定結果に応じて、デジタルハイパスフィルタ４０３による演算結果をデジタルローパスフィルタ４０４および防振デジタルフィルタ４０６に入力するかどうかを制御するスイッチＢを有する。スイッチＢがオフの場合、デジタルハイパスフィルタ４０３の出力はデジタルローパスフィルタ４０４および防振デジタルフィルタ４０６に接続されない。この場合、デジタルローパスフィルタ４０４および防振デジタルフィルタ４０６は、１サンプリング前のデジタルハイパスフィルタ４０３の出力を入力として用いる。これにより、デジタルフィルタのフィルタ係数を変更することなく、フィルタ演算のサンプリングを変更することでデジタルフィルタのカットオフ周波数を変更することができる。

例えば、１KHzのデジタルフィルタ演算周期で、１Hzのカットオフ周波数をもつハイパスフィルタを設計し、フィルタ係数を決定したとする。この場合、フィルタ係数を変更せずに、１kHzのフィルタ演算周期のうち２回に１回だけ演算を実行すると、デジタルフィルタの演算周期は５００Hz相当になり、ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、設計値の半分の０．５Hzとになる。このように、フィルタの演算周期を変更することで、カットオフ周波数を変更することができる。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示した防振制御部では、レリーズスイッチの状態、安定性判定部４０７による判定結果、及びシャッタ速度により、スイッチＡ〜Ｅの状態が決定される。これら条件とスイッチの状態との関係例を図５に示す。なお、図５において”−”は、スイッチの状態が対応する条件に影響されないことを意味している。図５に示すスイッチ制御の作用については、以下で説明する。

次に、本実施形態における防振制御動作の詳細を図７および図８を用いて説明する。
図７Ａ〜７Ｄは防振レンズの目標位置の演算処理の詳細を、図８は安定性判定部４０７の動作の詳細をそれぞれ示すフローチャートである。

目標位置演算処理は一定周期ごとに処理される。図７Ａにおいて、目標位置演算処理が開始すると、第１Ａ／Ｄ４０１により第１振動センサ２０１からの角速度情報を取得する（Ｓ１０１）。また、第２Ａ／Ｄ４０２により、第１ホール素子２０９から防振レンズ１０３のピッチ方向の位置情報を取得する（Ｓ１０２）。次に、安定性判定部４０７において、安定性判定演算を行う（Ｓ１０３）。次に、レリーズスイッチ状態通知部４０９によりレリーズスイッチの状態を取得し（Ｓ１０４）、レリーズスイッチの状態によって３つの処理に分岐する。レリーズスイッチＳＷ１，ＳＷ２がいずれもＯＦＦ、即ち撮影状態にない場合には図７Ｂの処理を、レリーズスイッチＳＷ１がＯＮでＳＷ２がＯＦＦの場合には図７Ｃの処理を、レリーズスイッチＳＷ２がＯＮ（＝ＳＷ１もＯＮ）の場合には図７Ｄの処理を行う。

ここで、図７Ｂ〜７Ｄの処理を説明する前に、Ｓ１０３で行う安定性判定演算処理の詳細を図８に示すフローチャートを用いて説明する。安定性判定演算処理は一定の周期で実行される。

まず、安定性判定部４０７のパンニング動作判定部４０７２は、Ｓ１０１で第１Ａ／Ｄ４０１が取得した角速度情報の絶対値と、Ｓ１０２で第２Ａ／Ｄ４０２が取得した防振レンズ１０３の位置情報の絶対値の少なくとも一方が、所定値より大きいかどうか判定する。少なくとも一方が所定値より大きければ、撮像装置１００は振られた状態あるいはパンニング中であると考えられる。そのためパンニング動作判定部４０７２は、撮像装置１００の状態は安定していないと判定し、周期カウンタ４０７１をクリアする（Ｓ５０３）。

一方、角速度情報の絶対値と、防振レンズ１０３の位置情報の絶対値の両方が所定値以下である場合、撮影者の意図する被写体は動いておらず、撮影者が撮像装置１００をしっかりと構えた状態と考えられる。そのためパンニング動作判定部４０７２は、撮像装置１００の状態が安定していると判定し、周期カウンタ４０７１をインクリメントする（Ｓ５０２）。

パンニング動作判定部４０７２は、周期カウンタ４０７１の値が所定値より大きいかを判定し（Ｓ５０４）、大きい場合には一定時間連続して安定した状態を維持していると判定して安定フラグを有効にする（Ｓ５０５）。一方、周期カウンタ４０７１が所定値以下の場合、安定した状態にないと判断し、安定フラグを無効にする（Ｓ５０６）。

次に、図７ＡのＳ１０４における分岐後の処理について説明する。
レリーズスイッチＳＷ１，ＳＷ２いずれもＯＦＦの場合、撮像装置は安定していない可能性が高い。そのため、安定性の判定結果およびシャッタ速度に依存しない処理を実行する（図７Ｂ）。

安定性判定部４０７は、レリーズスイッチ状態通知部からレリーズスイッチＳＷ１，ＳＷ２がいずれもＯＦＦである通知を受けると、スイッチＡをＯＮする。これにより、デジタルオフセット補償演算部４０５が、デジタルハイパスフィルタ４０３の中間値を取得し（Ｓ２０１）、デジタルオフセット補償値を演算し（Ｓ２０２）、演算したデジタルオフセット補償値を保存する（Ｓ２０３）。そして、加算器４１５が、第１Ａ／Ｄ４０１が出力する角速度情報に含まれるオフセット、温度ドリフトなどの影響を除去するため、保存されたデジタルオフセット補償値を減算する（Ｓ２０４）。

次に、安定性判定部４０７は、無効の安定フラグを出力することにより、デジタルハイパスフィルタ４０３のスイッチＥを、パンニング制御有効の状態にする。これにより、デジタルハイパスフィルタ４０３はカットオフ周波数を高くする（Ｓ２０５）。また、図４（ｂ）の構成では、スイッチＢがＯＮされる。

デジタルハイパスフィルタ４０３は高いカットオフ周波数でフィルタ処理を行い（Ｓ２０６）、その結果が第１デジタルローパスフィルタ４０４でフィルタ処理され（Ｓ２０７）て角速度から角度に変換される。同時に、防振デジタルフィルタ４０６により、デジタルハイパスフィルタ４０３で処理された角速度情報をフィルタ処理し（Ｓ２０８）、さらに第２デジタルローパスフィルタ４０８でフィルタ処理し（Ｓ２０９）、角度に変換する。

ここで、第１及び第２デジタルローパスフィルタ４０４，４０８を並列処理している理由は、どちらのフィルタ出力を利用するかを後で選択するためである。フィルタ演算の出力が不連続にならないように、演算サンプリングごとに両方のフィルタ処理を並列に実行する。

ここで、第１デジタルローパスフィルタ４０４は、パンニング動作中など撮像装置１００が不安定な状態であっても、防振レンズ１０３が最大駆動位置に留まることを抑制するカットオフ周波数を有する。

また、防振デジタルフィルタ４０６及び第２デジタルローパスフィルタ４０８は、第１デジタルローパスフィルタ４０４と比較すると防振レンズ１０３が最大駆動位置に留まりやすいが、低域の周波数まで防振性能が高くなるようなカットオフ周波数を有する。

レリーズスイッチＳＷ１，ＳＷ２がいずれもＯＦＦの場合、低域の防振性能を向上させることよりも、防振レンズ１０３が最大駆動位置に留まることの抑制に重点を置く。そのため、スイッチＣが第１デジタルローパスフィルタ４０４の出力を選択するようにレリーズスイッチ状態通知部４０９によって制御する（Ｓ２１０）。そして、シャッタ速度通知部４１３は、はシャッタ速度に関わらず第１駆動リミッタを選択するようにスイッチＤを制御する。これにより、第１デジタルローパスフィルタ４０４の出力を第１駆動リミッタ４１０がクランプ処理する（Ｓ２１１）。第１駆動リミッタ４１０の出力をレンズ目標位置として第１ＰＩＤ部２０５に出力する（Ｓ２１３）。

レリーズスイッチＳＷ１がＯＮで、ＳＷ２がＯＦＦである場合の処理を、図７Ｃを用いて説明する。
この状態は、撮影準備状態であり、被写体への合焦動作や露出条件の算出などが行われている。そのため、できるだけ静止した被写体像を撮影者に提供するために低域の防振効果を向上させることが望ましい。防振効果を向上させた状態でパンニング動作がなされた場合、防振レンズ１０３が最大駆動位置に留まりやすくなってしまう。そのため、撮像装置が安定していないと判定される場合には、防振レンズ１０３が最大駆動位置に留まりにくくすることを防振特性を向上させることより優先させる。

安定性判定部４０７は、Ｓ１０３で判定した撮像装置の安定性判定結果（安定性フラグ）を取得する（Ｓ３０１）。撮像装置１００が安定状態にあると判断され安定性フラグが有効の場合、安定性判定部４０７は、スイッチＡをＯＦＦに、スイッチＥをパンニング制御無効にする。パンニング制御が無効になることで、低域の防振効果が向上する。なお、図４（ｂ）の構成を有する場合、スイッチＢを周期的に（例えば演算周期のｎ倍（ｎ≧２の整数）で）ＯＦＦすることにより、第１デジタルローパスフィルタ４０４及び防振デジタルフィルタ４０６のカットオフ周波数を低減し、防振効果を高める。

スイッチＡがＯＦＦの場合、デジタルオフセット補償演算部４０５はレリーズスイッチＯＦＦの時にＳ２０３で保存したＳＷ１押下直前のデジタルオフセット補償保存値を取得し、加算器４１５に供給する（Ｓ３０３）。これにより、加算器４１５は第１Ａ／Ｄ４０１の出力する角速度情報から、レリーズスイッチがＯＦＦのときのデジタルオフセット補償値を減算する（Ｓ３０４）。

その後は、図７ＢにおけるＳ２０６〜Ｓ２１３と同様のデジタルフィルタ処理を行い、第１デジタルローパスフィルタ４０４の演算結果を第１駆動リミッタ４１０でクランプ処理した結果をレンズ目標位置とする。

一方、Ｓ３０２で安定性フラグが無効（撮像装置１００が不安定）である場合には、レリーズＯＦＦ状態と全く同じ処理Ｓ２０１〜Ｓ２１３を実行する。

最後に、レリーズスイッチＳＷ２がＯＮになった場合の処理を、図７Ｄを用いて説明する。
レリーズスイッチＳＷ２がＯＮになった場合、本撮影が開始されるため、防振性能が最も必要な状態である。また、露光中にパンニング制御の有効／無効やデジタルオフセット補償値の更新／非更新を切り替えると、デジタルフィルタの演算が不連続になりむしろ画像ブレを引き起こす可能性がある。従って、撮像装置１００の安定性判定結果にかかわらず、防振効果が最も高くなるようなフィルタ処理を行う。

まず、デジタルオフセット補償値の更新は行わないため、安定性判定部４０７はスイッチＡをＯＦＦとする。また、図４（ｂ）の構成を有する場合、スイッチＢを周期的に（例えば演算周期のｎ倍（ｎ≧２の整数）で）ＯＦＦすることにより、第１デジタルローパスフィルタ４０４及び防振デジタルフィルタ４０６のカットオフ周波数を低減し、防振効果を高める。

まず、レリーズスイッチＳＷ１がＯＮで撮像装置１００が安定状態にある場合と同様、角速度情報から、保存されたデジタルオフセット補償値を減算する（Ｓ３０３、Ｓ３０４）。その後、Ｓ２０６〜Ｓ２０９では、デジタルオフセット補償値が減算された角速度情報を、デジタルフィルタ４０４，４０６，４０８で処理する。

レリーズスイッチＳＷ２がＯＮの状態では、防振効果を最優先するため、レリーズスイッチ状態通知部４０９は、第２デジタルローパスフィルタ４０８の出力を選択するようにスイッチＣを制御する。

また、シャッタ速度通知部４１３で、本撮影時のシャッタ速度を取得し（Ｓ４０２）、シャッタ速度に応じて第２デジタルローパスフィルタ４０８の出力を第１駆動リミッタ４１０と第２駆動リミッタ４１１の一方でクランプするようにスイッチＤを制御する。なお、第２駆動リミッタ４１１は第１駆動リミッタ４１０よりも大きな値でクランプするため、つまり第２駆動リミッタ４１１でクランプした方がレンズの可動範囲が広くなり、大きな手ぶれ角も補正できるようになる。

Ｓ４０３でシャッタ速度通知部４１３は、本撮影時のシャッタ速度Ｔｖが第１所定値≦Ｔｖ＜第２所定値を満たすか判定する。ここでは、例えば第１所定値が１／３０秒、第２所定値が１秒であるものとする。

（ａ）シャッタ速度Ｔｖが第１所定値（１／３０秒）未満、すなわち１／３０より速い場合、シャッタ速度通知部４１３は第１駆動リミッタ４１０を選択するようにスイッチＤを制御する（Ｓ２１１）。つまり、露光時間が短い場合、露光時間中に撮影レンズが大きく動く可能性は少ないため、防振レンズ１０３の可動範囲を狭くする。これにより、仮に露光中に撮像装置１００が大きく振られた場合でも防振レンズ１０３が最大駆動位置に留まることを抑制できる。また、光軸中心付近で撮像できるため、画像の周縁部における画質劣化を抑制でき、高精細な画像を撮影することができる。

（ｂ）シャッタ速度Ｔｖが第１所定値（１／３０秒）以上、すなわち１／３０もしくはそれより遅く、第２所定値（１秒）より速い場合、シャッタ速度通知部４１３は、第２駆動リミッタ４１１を選択するようにスイッチＤを制御する（Ｓ４０４）。これにより、防振レンズ１０３の可動範囲が広くなるため、大きな手ぶれも補正できるようになり、手ぶれによる画像の劣化が補正される。

（ｃ）シャッタ速度Ｔｖが第２所定値（１秒）もしくはそれより遅い場合、シャッタ速度通知部４１３は第１駆動リミッタを選択するようにスイッチＤを制御する（Ｓ２１１）。これは、露光時間が長い場合には、露光中の防振レンズ１０３の光軸からの移動量が大きくなるため、長秒露光時に防振レンズの可動範囲を広くすることで、防振レンズ１０３が最大駆動位置に留まることの防止と、防振性能の向上を意図した制御である。しかし、露光時間が長くなればなるほど、防振レンズ１０３の光軸からの移動量が大きくなるため、防振レンズ１０３の可動範囲を広くしても、防振レンズ１０３が最大駆動位置に留まることを抑制しにくくなる。さらに、可動範囲を広くした状態で防振レンズ１０３が最大駆動位置に留まると、光軸中心からの移動量が大きいことによる画像周縁部の画質劣化もまた大きくなる。そのため、ある程度長い露光時（シャッタ速度が第２所定値もしくはそれより遅い場合）には、防振レンズ１０３の可動範囲を広げないようにしている。

つまり、まとめると、
シャッタ速度が第１所定値より速い場合…レンズの可動範囲が狭い状態（第１駆動リミッタ４１０）
シャッタ速度が第１所定値かそれより遅く第２所定値より速い場合…レンズの可動範囲が広い状態（第２駆動リミッタ４１１）
シャッタ速度が第２所定値かそれより遅い場合…レンズの可動範囲が狭い状態（第１駆動リミッタ４１０）
となる。

なお、本実施形態では、シャッタ速度が第１所定値より速い場合およびシャッタ速度が第２所定値より遅い場合はどちらもレンズの可動範囲が狭い状態（第１駆動リミッタ４１０）とした。しかしながら、この「狭い」は、「広い」と「狭い」の二者択一ではなく、単に第２駆動リミッタ４１１に対して狭いことを意味している。すなわち、シャッタ速度が第１所定値より速い場合およびシャッタ速度が第２所定値より遅い場合とも同じレンズの可動範囲である必要はなく、それぞれの場合のレンズの可動範囲が第２駆動リミッタ４１１に対して狭ければよい。たとえば、長秒露光時は短秒露光時よりもレンズの移動が大きいため、シャッタ速度が第１所定値より速い場合よりもシャッタ速度が第２所定値より遅い場合の方が、レンズ可動範囲が広くても構わない。

即ち、この場合のレンズ可動範囲は、
シャッタ速度が第１所定値より速い場合のレンズ可動範囲＜シャッタ速度が第２所定値かそれより遅い場合のレンズ可動範囲＜シャッタ速度が第１所定値かそれより遅く第２所定値より速い場合のレンズ可動範囲（第２駆動リミッタ４１１）
という不等式が成立する。
もちろん、第２駆動リミッタ４１１に対して狭ければ、シャッタ速度が第２所定値より遅い場合よりもシャッタ速度が第１所定値より速い場合の方が、レンズ可動範囲が広くても良い。

以上説明したように、実施形態によれば、レリーズスイッチの状態や、撮像装置が安定しているかどうか、またシャッタ速度を考慮して、防振レンズの駆動範囲とパンニング制御の有効／無効を適切に制御することができる。特に、本撮影時の防振制御においては、シャッタ速度が第１所定値もしくはそれより遅いか、第１所定値より遅い第２所定値より速い場合には防振性能を重視し、それ以外の場合よりも防振レンズの駆動範囲を大きくする。そのため、防振レンズが最大駆動位置に留まることを抑制しながら、画質劣化を抑制することが可能である。

（その他の実施形態）
本実施形態はデジタルカメラを例に取ったが、本発明の像ぶれ補正装置はその他の形態にも使用でき、たとえばデジタルビデオカメラに用いてもよい。また、携帯電話や電子機器に用いられるレンズ鏡筒や、デジタル一眼レフカメラの交換レンズ、交換レンズ式のデジタルビデオカメラのレンズのような光学機器にも使用可能である。

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撮像システム或いは撮像装置に供給し、システム或いは装置のコンピュータ（又は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。

Claims (10)

1. 像ぶれ補正装置であって、
   結像光学系の光軸に直交する方向に移動可能な補正部材を、振れ検出手段が検出した振れに基づいて移動させ、前記結像光学系による像ぶれを補正する防振制御手段とを有し、
   前記防振制御手段は、前記像ぶれ補正装置が用いられる光学機器の撮影時におけるシャッタ速度が第１所定値よりも速くかつ該第１所定値より速い第２所定値より遅い場合、前記第１所定値より遅い場合もしくは前記第２所定値より速い場合よりも、前記補正部材の可動範囲を広くするとともに、前記シャッタ速度が前記第１所定値より遅い場合もしくは前記第２所定値より速い場合においても像振れを補正することを特徴とする像ぶれ補正装置。
2. 前記振れ検出手段が検出した振れの大きさ及び前記補正部材の位置に基づいて、パンニング動作を検出するパンニング検出手段をさらに有し、
   前記防振制御手段は、前記パンニング検出手段がパンニング動作を検出すると、前記補正部材の位置を強制的にセンタリングするパンニング制御を実施し、
   前記像ぶれ補正装置が用いられる光学機器が撮影準備状態にある場合に、前記防振制御手段は、前記パンニング検出手段によってパンニング動作が検出されていない場合には、前記パンニング制御を無効とし、前記パンニング検出手段によってパンニング動作が検出されている場合には、前記パンニング制御を有効とすることを特徴とする請求項１記載の像ぶれ補正装置。
3. 前記防振制御手段は、前記光学機器が前記撮影準備状態にある場合の前記補正部材の可動範囲を、前記シャッタ速度が前記第１所定値より遅い場合の可動範囲もしくは前記第２所定値より速い場合の可動範囲と同じ範囲とすることを特徴とする請求項２記載の像ぶれ補正装置。
4. 前記防振制御手段は、前記振れ検出手段の検出した振れを表す信号の帯域を制限するフィルタと、該フィルタの出力を所定値でクランプするリミッタとを有し、前記リミッタの出力を用いて前記補正部材を駆動することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の像ぶれ補正装置。
5. 前記防振制御手段は、前記撮影準備状態で、前記パンニング検出手段によってパンニング動作が検出されていない場合、前記パンニング検出手段によってパンニング動作が検出されている場合よりも前記フィルタのカットオフ周波数を低減することを特徴とする請求項４記載の像ぶれ補正装置。
6. 前記防振制御手段は、前記撮影時には、前記パンニング検出手段によってパンニング動作が検出されているかどうかにかかわらず、前記フィルタのカットオフ周波数を、前記撮影準備状態でも撮影時でもない場合よりも低減することを特徴とする請求項４又は請求項５記載の像ぶれ補正装置。
7. 前記リミッタが、第１駆動リミッタと、該第１駆動リミッタよりも大きな値でクランプする第２駆動リミッタとを有し、
   前記防振制御手段は、前記撮影時におけるシャッタ速度が、前記第１所定値よりも速くかつ前記第２所定値より遅い場合には前記第２駆動リミッタの出力を、前記シャッタ速度が前記第１所定値より遅い場合もしくは前記第２所定値より速い場合には前記第１駆動リミッタの出力を用いて前記補正部材を駆動することを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の像ぶれ補正装置。
8. 前記防振制御手段は、前記シャッタ速度が前記第１所定値より遅い場合と、前記シャッタ速度が前記第２所定値より速い場合とで、前記補正部材の可動範囲を同じにすることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の像ぶれ補正装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の像ぶれ補正装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
10. 像ぶれ補正装置の制御方法であって、
    防振制御手段が、結像光学系の光軸に直交する方向に移動可能な補正部材を、振れ検出手段が検出した振れに基づいて移動させ、前記結像光学系による像ぶれを補正する防振制御工程を有し、
    前記防振制御工程において前記防振制御手段は、前記像ぶれ補正装置が用いられる光学機器の撮影時におけるシャッタ速度が第１所定値よりも速くかつ該第１所定値より速い第２所定値より遅い場合、前記第１所定値より遅い場合もしくは前記第２所定値より速い場合よりも、前記補正部材の可動範囲を広くするとともに、前記シャッタ速度が前記第１所定値より遅い場合もしくは前記第２所定値より速い場合においても像振れを補正することを特徴とする像ぶれ補正装置の制御方法。