JP6230316B2

JP6230316B2 - 像振れ補正装置及びその制御方法、並びにプログラム

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Publication number: JP6230316B2
Application number: JP2013153830A
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Inventors: 伸茂若松
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Publication date: 2017-11-15
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Also published as: JP2015025870A

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法に関する。

現在のカメラは露出決定やピント合わせといった、撮影上の重要な作業が全自動化されている。また、手振れ等による像振れを防ぐ防振制御装置を搭載したカメラでは、撮影者の撮影ミスを誘発する要因は殆どなくなっている。

シャッタのレリーズ時点で手振れが起きても像振れの無い撮影を可能にするには、手振れによるカメラの角度振れを検出し、検出値に応じて像振れ補正用レンズ（以下「補正レンズ」という。）を動かす必要がある。その際、カメラ振動を正確に検出して振れによる光軸変化を補正することが要件となる。原理的には角速度等の検出結果を得る振動検出部と、その演算処理結果に基づいて補正レンズを変位させる駆動制御部が搭載されることで、画像振れが抑制される。

しかしながら、カメラ振動を検出するセンサの出力信号には、振れによる信号以外の成分が含まれることが一般に知られている。この振れによる信号以外の成分としては、センサの個体差による基準電圧のバラつきなどの直流成分等が含まれる。また、この直流成分は温度変化によってドリフトしていく。このように低周波成分が含まれる場合、センサの出力信号をそのまま用いて像振れ補正を行うと、補正の精度が低下するおそれがある。そこで、センサノイズであるオフセット成分を除去するために、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）を挿入し、センサの出力信号から低周波成分を除去して、振れ補正の信号を得ることが一般的に行われている。

また、パンニング或いはチルティングのように撮像装置を一方向に長時間移動させた場合、センサからの出力信号には低周波成分が多く含まれるので、像振れ補正を行うには低周波成分を減衰させる必要がある。そこで、角速度及び角速度を積分した角度データに基づいて、パンニング・チルティングの判定を行い、パンニング或いはチルティングに適した補正特性に切り替えるパンニング制御を行う技術が知られている。

このパンニング制御では、まずＨＰＦや積分フィルタのカットオフ周波数を高域側に変移させる。これにより、低域の周波数に対しては、振れ補正が応答しないようになる。

上述した、パンニング・チルティングの制御は例えば特許文献１等に開示されており、低域の周波数の応答を抑制しつつ、高域の周波数の像振れ補正を行うことができるパンニング状態或いはチルティング状態の像振れ補正制御として知られている。

特開平５−３２３４３６号公報特開平１０−０１０５９６号公報

角速度センサのオフセット成分は、ＨＰＦによって除去できるが、ＨＰＦを介することによって低周波成分を減衰させる構成では以下のような問題がある。
まず角度算出のフィルタについて説明する。防振システムに用いられる角度算出フィルタは、積分器（式（１）の左辺第１項）とＨＰＦ（式（１）の左辺第２項）を組み合わせたフィルタ（式（１）の右辺）を一般的に用いる。このフィルタは時定数Ｔのローパスフィルタ（ＬＰＦ）に時定数Ｔを乗算したものと同じ式となる。

ここで式（１）左辺ではＴはハイパスフィルタ（ＨＰＦ）の時定数となり、式（２）右辺ではＴはＬＰＦの時定数との意味となる。

角速度計には、低域のノイズ成分が少なからず含まれていることより、実際の振れとは異なる防振動作を行ってしまい逆に振れを誘発してしまう問題がある。そのため、積分器のみで角度算出フィルタを構成することはしていない。また、積分器演算において角度信号の演算結果が飽和してしまうことを防ぐため、式（１）右辺のフィルタを防振角度算出フィルタとして用いている。

したがって、角度算出フィルタにはＨＰＦが含まれており、角度算出フィルタの前段にＨＰＦを接続すると、角速度計から角度算出までのフィルタ内では、２次のＨＰＦが構成されていることになる。このため、手振れの低周波の周波帯域（〜１Ｈｚ）では大きく位相も進んでしまい、防振効果が低下してしまう。

また、パンニング時においても２次のＨＰＦを含んだフィルタ特性の悪影響を受けることになる。パンニングなどの大きな揺れが生じた場合に、大きな振幅の低周波成分も減衰され、その影響で例えばパンニング終了時には、パンニング方向とは逆方向の信号（揺り戻し）が生じる。この信号はその後、ゆっくりとゼロに収束していくが、この信号に基づいて像振れ補正を行った場合、実際の撮像装置の振れとは異なる信号によって補正量の演算を行ってしまうため、この信号に基づいて補正を行うと手振れ補正の精度が低下するおそれがある。

従って、ＨＰＦを含んで防振フィルタを構成すると、ＨＰＦのカットオフ周波数を低く設定したとき、体揺れなどに伴う低周波成分の像振れ補正の防振性能は向上する。しかし、パンニングなどの大きな揺れが生じた後の、揺り戻しの大きさとゼロに収束するまでの時間が大きくなってしまい、撮像装置の揺れ大きくならないようにしっかりと構えて撮影した場合のみでしか適切な防振効果が得られないという問題がある。

また、特許文献２で提案されている技術では、撮像（露光）中はＨＰＦ処理を行わず、撮像中のオフセットを固定にして防振制御を行う。これにより撮像中はＨＰＦを設けることなく防振制御を行うことができる。しかしながら、撮像直前に角速度のオフセットを固定する方法では、角速度オフセットに誤差が生じてしまった場合、実際の手振れと異なる状態で防振制御を行うことになる。つまり、オフセット誤差がある場合、撮像中はオフセット誤差分の角速度を手振れに加算し続けた状態で防振制御を行うので振れ補正が意図しない方向へ移動してしまう。従って、撮像中のみ角速度オフセットを固定する場合においてはオフセット誤差が生じたとき補正効果を悪化させる場合がある。

従って、本発明は、パンニングなどの大きな揺れが生じた後の揺り戻し現象を防止しつつ、手振れ低周波成分の防振制御効果を向上させることを目的とする。

本発明の一側面によれば、撮像装置によって撮像される画像の画像振れを補正する像振れ補正装置であって、撮像前の画像振れを補正する第１振れ補正量を演算する第１演算手段と、撮像中の画像振れを補正する第２振れ補正量を演算する第２演算手段とを備え、前記第１演算手段は、ハイパスフィルタを用いて前記第１振れ補正量を演算し、前記第２演算手段は、前記撮像装置の振れを検出する検出手段の出力の第１オフセット成分を算出する第１オフセット算出手段と、前記検出手段の出力の第２オフセット成分を算出する第２オフセット算出手段とを含み、前記検出手段の出力から前記第１オフセット成分を減算した信号と、前記第２振れ補正量から前記第２オフセット成分を減算した信号とに基づいて振れ減算量を算出する減算量算出手段を更に備え、前記第２演算手段は、前記検出手段の出力から前記振れ減算量を減算した信号を積分することで前記第２振れ補正量を演算し、前記第１振れ補正量又は前記第２振れ補正量に基づいて画像振れを補正する補正手段は、撮像前は、前記第１振れ補正量に基づいて画像振れを補正し、撮像中は、前記第２振れ補正量に基づいて画像振れを補正することを特徴とする像振れ補正装置が提供される。

本発明によれば、パンニングなどの大きな揺れが生じた後の揺り戻し現象を防止しつつ、低周波成分の防振制御効果も向上させることができる。

実施形態における撮像装置の模式図。実施形態における撮像装置の構成を示す図。実施形態における角速度減算量の算出方法を説明する図。実施形態における防振制御の効果を説明する図。実施形態における撮像中と撮像中以外でのぶれ補正を説明する図。実施形態における角度算出フィルタのゲイン特性を示す図。実施形態ににおける防振制御処理を示すフローチャート。実施形態における撮像装置の構成を示す図。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１における撮像装置１０１の模式図である。図２は、撮像装置１０１の撮像部の構成と、中央演算処理装置であるＣＰＵ１０５で実行される像振れ補正処理の機能ブロックを示す。

カメラ１０１の本体にはレリーズボタン１０４が設けられ、このボタンの操作によるスイッチの開閉信号がＣＰＵ１０５に送られる。撮像光学系の光軸１０２上には、補正レンズ１０８と撮像素子１０６が位置する。振れ検出手段としての角速度計１０３は、矢印１０３ｐ（ピッチ）、１０３ｙ（ヨー）回りの撮像装置の振れを検出する。角速度計１０３の出力は、ＣＰＵ１０５に入力される。ＨＰＦ１０９は、角速度計１０３の出力におけるＤＣ成分をカットするハイパスフィルタである。これにより角速度計に検出ノイズとして付加されるオフセット成分を低減する。ＨＰＦ通過後の角速度は、角度１算出部１１０にて積分され、角度信号に変換される。

また、パンニング・チルティングを角速度の大きさによって判定し、パンニング・チルティング時には、ＨＰＦのカットオフ周波数を高域側にシフトし、低域の周波数に対しては、振れ補正が応答しないようにしている。

以上は、従来の振れ補正の方法であり、以下では「第１の角度算出」という。角度１算出部１１０は、この第１の角度算出に関して、画像振れを補正する第１振れ補正量を演算する第１演算手段として機能する。本実施形態では、「第１の角度算出」と並列に、「第２の角度算出」を行う。角度２算出部１１７は、この第１２の角度算出に関して、画像振れを補正する第２振れ補正量を演算する第２演算手段として機能する。そして、撮像前は第１の角度算出の出力に基づいて像振れを抑制するための防振処理を制御し、撮像中は第２の角度算出の出力に基づいて防振処理を制御する。以下、第２の角度算出について以下説明する。

角速度計１０３の出力は減算器１１６にも入力され、角速度計出力から減算量算出部１１５の出力値が減算される。この減算結果は角度２算出部１１７へ入力されて角度信号に変換される。減算量算出部１１２における演算の詳細については、後に説明する。

角度１算出部１１０で演算された角度１と、角度２算出部１１７で演算された角度２は、信号切り替え部１１８に入力される。信号切り替え部１１８では、撮像動作開始か否かなどのカメラの状態によって、角度１を用いて防振制御するか、角度２を用いて防振制御するかが選択され、選択された角度が敏感度調整部１１９に入力される。敏感度調整部１１９は、ズーム、フォーカスの位置情報１０７およびそれらにより求まる焦点距離や撮影倍率に基づいて信号切り替え部１１８の出力である角度信号を増幅し、角度振れ補正目標値にする。これはレンズのフォーカスやズームなどの光学情報の変化により振れ補正部１０８の振れ補正ストロークに対するカメラ像面での振れ補正敏感度が変化することを補正するためである。

敏感度調整部１１９で求まった角度振れ補正目標値を駆動制御部１２０に出力し、振れ補正部１０８を駆動することで画像振れ補正を行わせる。図２に示す例では、振れ補正手段として、算出された補正量に基づいて補正レンズを光軸に垂直な面内で移動される、いわゆる光学防振が採用される。像振れ補正方法には補正レンズを用いた光学防振に限らず、撮像装置を光軸に垂直な面内で移動させることで振れ防振を行う方法がある。また、撮像素子が出力する各撮影フレームの切り出し位置を変更することで、振れの影響を軽減させる電子防振による方法があり、複数の防振方法を組み合わせて像振れ補正を行うこともできる。

次に、角速度減算量の算出方法を以下に説明する。角速度計１０３の出力はオフセット１算出部１１１にも入力され、オフセット１算出部１１１において、この角速度計１０３の出力に検出ノイズとして付加されている角速度オフセット成分（第１オフセット成分）を演算する。例えば、ＨＰＦ通過後の角速度の振幅が小さいときや、角速度を微分した角加速度の振幅が小さいときなど撮像装置の手振れが非常に小さいときの角速度計１０３の出力値を取得しておく。そしてそれをカットオフ周波数が非常に小さく設定されたＬＰＦによって滑らかにつなげていく。このような方法でＤＣ成分であるオフセットを算出することができる。オフセット１減算部１１２で角速度計１０３の出力からオフセット１算出部１１１で算出された角速度オフセットを減算する。また、オフセット１算出部１１１で演算された角速度オフセットはオフセット２算出部１１３に入力され、式（２）の方法により角度オフセット成分（第２オフセット成分）が演算される。

角度オフセット＝角速度オフセット×Ｔ・・・（２）
式（１）を用いて説明したように角度２算出部１１７では、時定数Ｔに設定したＬＰＦにＴを乗算することで角度信号が演算される。角度２算出部１１５で演算される信号のオフセットは、ＬＰＦのゲイン特性が０ｄＢとなる低周波領域にＴを乗算すればオフセットを求められる。角度２算出部１１７に入力される信号のオフセット量は、オフセット１算出部１１１で既に算出されている。したがって、オフセット１算出部１１１の出力にＴを乗算すれば角度２算出部１１７を通過後のオフセット成分を演算することができる。

上記のように算出されたオフセット１算出部１１１からの角速度オフセットはオフセット減算部１１２に入力される。オフセット減算部１１２では、角速度計の出力から角速度オフセットが減算される。オフセット２算出部１１３からの角度オフセットはオフセット減算部１１４に入力される。オフセット減算部１１４では、角度２算出部１１７の出力値（制御周期の前回サンプリング値）から角速度オフセットが減算される。オフセット減算部１１２，１１４での減算結果はそれぞれ、減算量算出部１１５に入力される。

次に、減算量算出部１１５での角速度減算量（振れ減算量）の算出方法を説明する。図３は、図２に示す各制御ブロック（１１１、１１２、１１３、１１４、１１５，１１６、１１７）における時系列データを示す。図３（ａ）の３０１は、角速度計１０３からの角速度出力であり、３０２はオフセット１算出部１１１にて演算された角速度のオフセット値である。３０１を積分し、角度を算出すると信号は図３（ｆ）の３０８のようになる。図３（ｂ）の３０３は、角速度計１０３の出力からオフセット１減算部１１２で減算された後の角速度であり、３０１から３０２を減算して得た信号である。ここで用いる角度算出フィルタは、ＨＰＦ＋積分の特性となっていることから、式（２）を用いて説明したように、角速度のオフセット３０２に時定数Ｔを乗算すると角度のオフセット３０７となる。

パンニングなどの大きな角速度が生じた場合、角度算出フィルタの出力はオフセット中心３０７から大きく外れて、時間をかけてオフセット３０７に収束するように遷移する。パンニング後に大きくオフセットから離れてしまう場合、信号３０８はオフセット３０７付近に戻ってくるまで長い時間を要するので、振れ補正が不可能な状態になってしまう。特に、防振制御の周波数帯域を低域側まで拡大するほど、すなわち、角度算出フィルタのカットオフ周波数を小さくするほど、振れ補正が低下する時間が長くなってしまう。

よって、パンニングなどの動作により角速度が大きいときは、手振れ防振に不要な角速度をできるだけカットして角度算出フィルタに入力したい。そこで、角度算出フィルタの出力が角度オフセットを中心としたある角度範囲内で制御できるようにした方が、パンニング直後の防振性能は向上する。

そこで、振れ補正目標値である角度信号（制御周期の前回サンプリング値）を用いて、角速度減算量を算出し、角速度から角速度減算量を減算後に積分する。こうすることで、防振可動範囲を制限して振れ補正目標値を算出することができ、パンニング・チルティングなどの大きな振れが発生した場合において、すぐに振れ補正ができるようになる。

角速度減算量は、以下の（１）〜（３）を用いて算出する。
（１）角速度３０１からオフセット３０２を減算して得たオフセット除去後の角速度３０３。
（２）角度２算出部１１７の出力（制御周期の前回サンプリング値）からオフセット２算出部１１３より算出した角度オフセット３０７を減算して得たオフセット除去後の角度信号３０９。
（３）図３（ｇ）（ｈ）に示すゲイン算出テーブル。

図３（ｇ）については、横軸がオフセット除去後の角度信号で、縦軸がゲインαである。
オフセット除去後の角度信号がＡ１以下のとき、ゲインαは０となる。
オフセット除去後の角度信号がＡ２を超えたとき、ゲインαは１となる。すなわち、オフセット除去後の信号が所定閾値Ａ２を超えたときに角速度減算量が算出され、所定閾値との差が大きいほど角速度減算量を大きくする。
オフセット除去後の角度信号がＡ１とＡ２の間に位置するとき、ゲインαはＡ１−Ａ２間を線形補間した値となる。
図３（ｈ）についても、同様の方法でゲインβを求める。横軸がオフセット除去後の角度信号、縦軸がゲインβである。
オフセット除去後の角度信号がＢ１以上のとき、ゲインαは０となる。
オフセット除去後の角度信号がＢ２以下のとき、ゲインβは１となる。
オフセット除去後の角度信号がＢ１とＢ２の間に位置するとき、ゲインβはＢ１−Ｂ２間を線形補間した値となる。

上記により求めたゲインαとゲインβとオフセット除去後の角速度３０３より角速度減算量を算出する。角速度減算量は式（３）、（４）より算出され、オフセット減算後の角速度の符号によって乗算されるゲインが異なる。オフセット減算部１０８の出力である角速度の符号がプラスの場合、角速度にゲインαを乗算し、角速度の符号がマイナスの場合、角速度にゲインβを乗算する。

角速度がプラス方向：角速度減算量＝オフセット減算後角速度 × α ・・・（３）
角速度がマイナス方向：角速度減算量＝オフセット減算後角速度 × β ・・・（４）
図３（ｃ）の３０４は、オフセット減算後角速度３０３から、角速度減算量を減算した信号である。
図３（ｅ）の３０５は、角速度３０１から、角速度減算量を減算した信号である。
図３（ｆ）の３０６は、３０５を積分し、角度算出した信号である。
このように上記説明した制御によって、パンニングによる角速度成分をカットすることができ、パンニング直後にも防振制御の安定が速くなり適切な振れ補正を行うことができる。

ここで角速度オフセット算出に実際のオフセットとの誤差が生じてしまった場合においても、パンニングなどの大きな角速度はカットすることができる。オフセットずれにより減算量に多少の誤差が生じたとしても、パンニング成分の角速度を除去することは可能である。誤差があったとしても角速度減算処理を行わない場合と比べると、パンニング直後の手振れ補正が安定するまでの時間は大幅に改善できる。

図４に本実施形態における制御効果を示す。撮像装置の振れ角度が図４（ａ）の４０１の波形になる場合、目標振れ補正角度も４０１と同じになることが振れ防振としては好ましい。しかし、実際には振れ補正装置の補正可能範囲に限りがあることや、振れ検出装置にオフセットが含まれそのオフセットが温度によってドリフトしてしまう問題があり、４０１のように振れ補正することは難しい。ここで、振れ検出装置である角速度計の角速度オフセットを積分して生じる角度オフセットを図４（ｂ）の４０４とすると、目標振れ補正角度はオフセット４０４中心で制御されることが望ましい。図２図３を用いて説明した角度減算処理がない場合、パンニング・チルティングされるとオフセット中心から大きく離れて、オフセット中心まで戻るまでに時間を要してしまう。（フィルタカットオフ周波数特性が低周波域側であればある程戻るまでの時間がかかる。）このオフセット中心に戻るまでの目標振れ角度４０２は実際の手振れ角度４０１とは異なり適切な防振効果を得ることはできない。そこで、角速度減算処理をした目標振れ角度は４０３のようにオフセット４０４中心で防振制御量を求めることが可能になり、理想的な振れ目標値４０１に近づき振れ補正効果が向上する。

上記制御において、ＨＰＦを用いることなく角度算出ができる。しかし、ここで算出された角度には角速度計の出力ノイズ成分の影響によるオフセット角度を含んでいる。

次に、オフセット含んだ角度２をどのように防振制御に用いるのかを説明する。図５に撮像中と撮像中以外でのぶれ補正方法を説明する時系列データを示す。波形５０１は角度２算出部１１４にて算出された角度２であり、波形５０２は角度１算出部１１０にて算出された角度１である。角度２にはＨＰＦを設けていないため、電源投入から長い時間経過する（例えば５０４の期間）と、角速度計のオフセット成分の温度ドリフト影響で０中心から離れて角度５０１が算出されることになる。図６に角度算出フィルタのゲイン特性を示す。６０１は純積分のフィルタ特性（周波数−ゲイン特性で）であり、６０２は角度算出に用いる積分＋ＨＰＦのフィルタ特性である。６０２は低周波帯域でフラットな特性となり、角速度のオフセット分はこのゲイン特性が残ることになる。よって図５の５０４の期間で、角速度計の温度ドリフト影響によって角速度オフセットが大きくなるにつれて角度１は中心から離れて角度５０１が算出されることになる。角度１算出部１１０にて算出された角度５０２は、図２の角度１算出部１１０の出力でありＨＰＦを用いて角度算出された信号であるので、６０２にＨＰＦが加わった６０３の特性となる。６０３は、低周波領域でゲインが下がっていることから分かるように角速度計に含むオフセット成分を除去することができ、０中心で角度算出されることになる。但し、上述したようにＨＰＦを加えているため揺り戻し現象により、パンニング・チルティングなど大きな振れ直後の防振効果が弱まってしまう。

よって、角度５０２よりも角度５０１を用いて防振制御した方が適切な防振効果を得られることができる。しかしながら、角度５０１は図６の６０２のようなフィルタ特性となっているため、低周波領域では６０３のフィルタのようにゲインが減衰せずにフラットなゲイン特性となる。つまり角速度オフセット分のオフセットを含みながら角度演算がされることになる。よって、常に５０１で防振制御を行っていると角速度オフセットの温度ドリフトによって角度５０１のオフセットも大きくなっていき、時間が立つと防振可動範囲が足らずに可動端で制御不能になってしまう。そこで、撮像中か否かを検出して、撮像中は５０２の信号を用いて防振制御し、撮像前の準備期間におけるＥＶＦ表示中やＡＦ／ＡＥ動作中などは５０１の信号で防振制御する。これにより、撮像期間中は低周波領域まで拡大したフィルタ特性によって防振効果が向上し、撮像期間以外においてもある程度の防振効果を確保できる。したがって、ＡＦ／ＡＥの精度向上やＥＶＦ表示を見ながらの撮影者のフレーミング動作し易さを向上できる。

５０５は撮像開始のタイミングであり、５０６は撮像終了のタイミングである。撮像中の５０５から５０６の期間で波形５０２の角度目標位置で制御してしまうと、パンニング直後の場合、ＨＰＦの影響により揺り戻しが発生し実際の手振れとは異なる防振制御を行ってしまう。そのため、防振制御効果が低下してしまう恐れがあるが、５０５のタイミングでの５０１と５０２の差分をオフセットとして算出し、波形５０１からオフセットを減算した信号５０３を、５０５から５０６の期間では使用する。５０６で撮像が終了すると、波形５０３に一定速度で波形５０２に戻るような信号を５０３と５０２が一致するまで加算する。

以上により、撮像中は、ＨＰＦなしで且つパンニング・チルティング直後の揺り戻しがなく、防振フィルタを低周波領域まで拡大して算出した角度によって、防振制御ができるので防振効果を向上することができる。

図７のフローチャートを参照して、本実施形態の防振制御処理を説明する。本フローはカメラの主電源オンでスタートされ、一定のサンプリング周期で実行される。まず、Ｓ７０１では、防振ＳＷの状態を検出し、ＯＮであればＳ７０２へ、ＯＦＦであればＳ７１６へ処理を進める。Ｓ７０２で、角速度計１０３の出力の取り込みを行う。次のＳ７０３では、振れ補正が可能な状態であるか否かを判定する。振れ補正が可能な状態であるならばＳ７０４へ進み、振れ補正が可能な状態でないならばＳ７１６へ処理を進める。Ｓ７０３では、例えば電源を供給してから角速度計１０３の出力が安定するまでの状態は振れ補正が可能な状態でないと判定する。また、角速度計１０３の出力が安定した後は振れ補正が可能な状態であると判定する。これにより、電源供給直後の出力値が不安定な状態で振れ補正を行うことによる防振性能の悪化を防ぐことができる。

Ｓ７０４で角速度のオフセット１を演算し、角速度からオフセット１を減算した後の第１角速度を演算する。Ｓ７０５で、第１角速度を積分し、角度１を演算する。次にＳ７０６で、角速度のオフセット２を演算し、角速度からオフセット２を減算した後の第２角速度を演算する。Ｓ７０７で、角度２の前回サンプリングでの値を取得する。Ｓ７０８で、Ｓ７０６で演算した第２角速度と、Ｓ７０７で取得した角度２の前回値とから、角速度減算量を算出する。次にＳ７０９で、（オフセット減算前の）角速度から角速度減算量を減算し、Ｓ７１０で角速度から角速度減算量を減算した信号を積分することで角度２を演算する。次に、Ｓ７１１で、撮像中か否かを判定し、撮像中でなければ、Ｓ７１５で目標角度に角度１を設定し、Ｓ７１３に進む。Ｓ７１１で撮像中であると判定すれば、Ｓ７１２で角度２を設定し、図５を用いて説明した方法によって、目標角度を設定する。

次にＳ７１３で、ズーム、フォーカス情報１０７より得られる焦点距離や撮影倍率に基づいた敏感度を目標角度に乗算することで振れ補正目標値が演算される。次にＳ７１４で、振れ補正目標値に基づいて振れ補正レンズが駆動された後、振れ補正ルーチンを終了し、次回サンプリング周期まで待つ。Ｓ７１６では振れ補正レンズの駆動を停止し、振れ補正ルーチンを終了し、次回サンプリング周期まで待つ。

上記した実施形態１では、角速度オフセットと角度オフセットをそれぞれ算出する。次に、角速度計からの角速度から角速度オフセットを減算して得た信号と、角速度オフセットから角度オフセットを減算して得た信号とから角速度減算量を求める。そして、角速度計からの角速度から角速度減算量を減算して得た信号を積分して目標振れ角度を求める。これにより、角速度計の出力にオフセットが含まれていても、ＨＰＦを設けることなく防振フィルタを形成することが可能となり、パンニング・チルティング直後の防振効果が向上する。また、制御帯域を低域側に拡大することも可能になるので、防振制御効果が向上する。

＜実施形態２＞
図８は実施形態２に係る撮像装置１０１の撮像部の構成と、ＣＰＵ１０５で実行される像振れ補正処理の機能ブロックを示す。実施形態１に係る図２と実施形態２に係る図８の違いは以下の通りである。
（１）図８には、図２のＨＰＦ１０９と、角度１算出部１１０がない。
（２）図２では、信号切り替え部１１８に角度１算出部１１０の出力が入力されていた。このかわりに、図８では、オフセット減算部１１４で角度２算出部の出力値から角速度オフセットが減算された信号が、信号切り替え部１１８に入力される。

実施形態２では、撮影前はオフセット減算部１１４の出力を用いて振れ補正を行い、撮影中は角度２算出部１１７の出力を用いて振れ補正を行う。角度２算出部１１７では、角速度計１０３のノイズオフセット成分を含んだ角度が算出されている。しかし、オフセット２算出部１１３で角度オフセットは求められ、オフセット減算部１１４で角速度計１０３のオフセットの影響の角度オフセットはある程度除去されている。よって、オフセット減算部１１４の出力は、オフセットを除去された後の角度信号であるので、当該出力は０付近で演算されることになる。しかしながら、角速度オフセットや角度オフセットは正確に求めることは難しく、多少の誤差を含んでいる。またオフセット算出にフィルタを用いたり、信号の平均値の算出などを行っている場合、実オフセットに対して位相遅れなども加わってしまう。このオフセット算出誤差の影響により、オフセット減算部１１４の出力信号をそのまま撮像中は用いていないで、角度２算出部の出力で像振れ補正をしている。しかしながら、撮影前の状態は多少位相遅れなどの影響により防振制御の揺れ残りがあっても支障は小さく、ある程度の像振れは抑制することはできる。実施形態１ではＨＰＦを用いて撮像前の振れ補正量を求めていたが、本実施形態ではＨＰＦを用いないので、特にパンニング直後の揺り戻し影響はなくなり、パンニング直後の防振性能を向上できる。

上記した実施形態２によれば、実施形態１のＨＰＦ１０９と積分フィルタ（角度算出部１１０）を削減することができる。したがって、防振処理回路や防振処理プログラムの大規模化を避けつつ、精度のよい防振制御を行うことができる。

なお、本実施形態では、補正レンズを光軸に垂直な面内で移動させる、いわゆる光学防振を説明した。しかし、光学防振に限らず、以下のような構成を用いても構わない。
・撮像素子を光軸に垂直な面内で移動させることで振れ補正を行う構成。
・撮像素子が出力する各撮影フレームの切り出し位置を変更することで振れの影響を軽減させる電子防振による構成。
・複数の防振制御を組み合わせて振れ補正を行う構成。

（他の実施形態）
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又は装置に供給し、そのシステム又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。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

Claims

撮像装置によって撮像される画像の画像振れを補正する像振れ補正装置であって、
撮像前の画像振れを補正する第１振れ補正量を演算する第１演算手段と、
撮像中の画像振れを補正する第２振れ補正量を演算する第２演算手段と、
を備え、
前記第１演算手段は、ハイパスフィルタを用いて前記第１振れ補正量を演算し、
前記第２演算手段は、
前記撮像装置の振れを検出する検出手段の出力の第１オフセット成分を算出する第１オフセット算出手段と、
前記検出手段の出力の第２オフセット成分を算出する第２オフセット算出手段と、
を含み、
前記検出手段の出力から前記第１オフセット成分を減算した信号と、前記第２振れ補正量から前記第２オフセット成分を減算した信号とに基づいて振れ減算量を算出する減算量算出手段を更に備え、
前記第２演算手段は、前記検出手段の出力から前記振れ減算量を減算した信号を積分することで前記第２振れ補正量を演算し、
前記第１振れ補正量又は前記第２振れ補正量に基づいて画像振れを補正する補正手段は、撮像前は、前記第１振れ補正量に基づいて画像振れを補正し、撮像中は、前記第２振れ補正量に基づいて画像振れを補正する
ことを特徴とする像振れ補正装置。
撮像装置によって撮像される画像の画像振れを補正する像振れ補正装置であって、
撮像前の画像振れを補正する第１振れ補正量を演算する第１演算手段と、
撮像中の画像振れを補正する第２振れ補正量を演算する第２演算手段と、
を備え、
前記第２演算手段は、
前記撮像装置の振れを検出する検出手段の出力の第１オフセット成分を算出する第１オフセット算出手段と、
前記検出手段の出力の第２オフセット成分を算出する第２オフセット算出手段と、
を含み、
前記検出手段の出力から前記第１オフセット成分を減算した信号と、前記第２振れ補正量から前記第２オフセット成分を減算した信号とに基づいて振れ減算量を算出する減算量算出手段を更に備え、
前記第２演算手段は、前記検出手段の出力から前記振れ減算量を減算した信号を積分することで前記第２振れ補正量を演算し、
前記第１演算手段は、前記第２振れ補正量から前記第２オフセット成分を減算した信号を前記第１振れ補正量とし、
前記第１振れ補正量又は前記第２振れ補正量に基づいて画像振れを補正する補正手段は、撮像前は、前記第１振れ補正量に基づいて画像振れを補正し、撮像中は、前記第２振れ補正量に基づいて画像振れを補正する
ことを特徴とする像振れ補正装置。
前記減算量算出手段は、前記第２振れ補正量から前記第２オフセット成分を減算した信号が所定閾値を超えたときに前記振れ減算量を算出し、前記信号と前記所定閾値との差が大きいほど、前記振れ減算量を大きくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の像振れ補正装置。
前記検出手段は、前記撮像装置の振れの角速度を検出する角速度計を含み、
前記第１オフセット成分は、前記角速度計により検出された角速度のオフセット成分であり、前記第２オフセット成分は、前記第１オフセット成分に基づいて算出される前記撮像装置の振れの角度のオフセット成分である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
撮像装置によって撮像される画像の画像振れを補正する像振れ補正装置の制御方法であって、
第１演算手段が、撮像前の画像振れを補正する第１振れ補正量を演算する第１演算ステップと、
第２演算手段が、撮像中の画像振れを補正する第２振れ補正量を演算する第２演算ステップと、
を有し、
前記第１演算ステップにおいて、前記第１演算手段は、ハイパスフィルタを用いて前記第１振れ補正量を演算し、
前記第２演算ステップにおいて、前記第２演算手段は、
前記撮像装置の振れを検出する検出手段の出力の第１オフセット成分を算出するステップと、
前記検出手段の出力の第２オフセット成分を算出するステップと、
を含み、
減算量算出手段が、前記検出手段の出力から前記第１オフセット成分を減算した信号と、前記第２振れ補正量から前記第２オフセット成分を減算した信号とに基づいて振れ減算量を算出する減算量算出ステップを更に有し、
前記第２演算ステップにおいて、前記第２演算手段は、前記検出手段の出力から前記振れ減算量を減算した信号を積分することで前記第２振れ補正量を演算し、
補正手段が、撮像前は、前記第１振れ補正量に基づいて画像振れを補正し、撮像中は、前記第２振れ補正量に基づいて画像振れを補正する補正ステップを更に有する
ことを特徴とする像振れ補正装置の制御方法。
撮像装置によって撮像される画像の画像振れを補正する像振れ補正装置の制御方法であって、
第１演算手段が、撮像前の画像振れを補正する第１振れ補正量を演算する第１演算ステップと、
第２演算手段が、撮像中の画像振れを補正する第２振れ補正量を演算する第２演算ステップと、
を有し、
前記第２演算ステップにおいて、前記第２演算手段は、
前記撮像装置の振れを検出する検出手段の出力の第１オフセット成分を算出するステップと、
前記検出手段の出力の第２オフセット成分を算出するステップと、
を含み、
減算量算出手段が、前記検出手段の出力から前記第１オフセット成分を減算した信号と、前記第２振れ補正量から前記第２オフセット成分を減算した信号とに基づいて振れ減算量を算出する減算量算出ステップを更に有し、
前記第２演算ステップにおいて、前記第２演算手段は、前記検出手段の出力から前記振れ減算量を減算した信号を積分することで前記第２振れ補正量を演算し、
前記第１演算ステップにおいて、前記第１演算手段は、前記第２振れ補正量から前記第２オフセット成分を減算した信号を前記第１振れ補正量とし、
補正手段が、撮像前は、前記第１振れ補正量に基づいて画像振れを補正し、撮像中は、前記第２振れ補正量に基づいて画像振れを補正する補正ステップを更に有する
ことを特徴とする像振れ補正装置の制御方法。
コンピュータに、請求項５又は６に記載の制御方法の各ステップを実行させるためのプログラム。