JP6873716B2 - 像ブレ補正装置およびその制御方法、撮像装置、レンズ装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像のブレを補正する技術に関する。

撮像装置や交換レンズ等に搭載される像ブレ補正装置は、ブレを検出して光学部材や撮像素子の移動を制御して像ブレを補正する。移動可能な補正レンズ、または撮像素子の駆動制御によって手ブレ等による像ブレを補正する機能を、光学式像ブレ補正という。例えばジャイロセンサ等の角速度センサで検出した角速度に基づき、像ブレを打ち消す方向に補正レンズまたは撮像素子が駆動制御される。角速度センサがオフセット誤差を有する場合、ブレ補正の精度を充分に確保することが難しい。角速度検出信号がセンサ固有のオフセットノイズや温度変動による低域ノイズを含むと、ブレ補正値を算出する際の積分では完全に積分を実施することができない。そのため、ローパスフィルタを用いて疑似積分する処理が行われ、その結果、所定周波数以下の低周波帯域での性能を犠牲にせざるを得ない。特許文献１には、角速度センサのオフセットをリアルタイムに更新しながら特定する方法が開示されている。

一方、被写体のスピード感を表現する撮影技術である流し撮りでは、被写体（動体）の画像を静止させて背景の画像を流すことを目的とし、撮影者が被写体の動きに合わせてカメラをパンニング操作する。この場合、撮影者が行うパンニング操作の速度が速すぎ、または遅すぎると、被写体の移動速度とパンニング操作の速度との間に差が発生し、背景画像だけでなく被写体画像まで像ブレが起こり得る。

特許文献２に開示の装置は、「露光前に算出した撮像装置に対する被写体の相対角速度」と「角速度センサから得た露光中の撮像装置の角速度」に基づいて、露光中に光学系の一部または撮像部を移動させて被写体の像ブレを補正する。撮像装置に対する被写体の相対角速度は、時間的に連続した画像から検出した被写体の像面上の移動量と、角速度センサの出力によって算出される。ユーザの流し撮りを支援する機能（以下、流し撮りアシストという）の仕組みでは、主被写体の検知が重要である。角速度検出情報にオフセット成分が含まれると精度の低下を招くため、オフセット成分を除去した角速度が求められる。

特開２００５−４３７８０号公報 特開平４−１６３５３５号公報

従来の撮像装置では、角速度センサのオフセットをリアルタイムに更新する処理が行われる。この場合、流し撮りにおいて「露光前に算出した撮像装置に対する被写体の相対角速度」と「角速度センサから得た露光中の撮像装置の角速度」の２つの角速度がそれぞれ異なるオフセットに基づく場合に正しい補正処理ができなくなる。例えば露光前のオフセットが５ｄｐｓ（degree per second）で露光中のオフセットが１ｄｐｓの場合には、実際の被写体の角速度が一定であるにも関わらずに、４ｄｐｓの差分が発生し過補正を起こしてしまう。
本発明の目的は、オフセットを含む振れ検出用のセンサの出力を取得する場合に正確な像ブレ補正を行うことである。

本発明の一実施形態の像ブレ補正装置は、撮像光学系を通して撮像手段により撮像される被写体の画像のブレを、像ブレ補正手段により補正する像ブレ補正装置であって、第１の検出手段による振れの検出信号を取得してオフセット値を算出するオフセット算出手段と、前記オフセット算出手段により算出された第１のオフセット値と前記第１のオフセット値により更新される前のオフセット値である第２のオフセット値のうち、前記検出信号から前記第１のオフセット値を減算した第１の信号により前記像ブレ補正手段を制御する第１の制御手段と、前記第１のオフセット値と前記第２のオフセット値のうち、前記検出信号から前記第２のオフセット値を減算した第２の信号と、第２の検出手段により検出される前記被写体の画像の動き量と、前記撮像光学系の焦点距離から前記像ブレ補正装置に対する被写体の角速度データを算出する角速度算出手段と、前記被写体の角速度データと前記第２の信号の示すデータとの差分を算出して前記像ブレ補正手段を制御する第２の制御手段と、を備える。

本発明の像ブレ補正装置によれば、オフセットを含む振れ検出用のセンサの出力を取得する場合に正確な像ブレ補正を行うことができる。

本発明の第１の実施例の全体構成図である。 第１の実施例の流し撮りアシスト制御の構成図である。 第１の実施例のオフセット決定処理を示すフローチャートである。 パンニング制御を説明するフローチャートである。 パンニング判定を説明する図である。 流し撮り角速度の算出を示すフローチャートである。 流し撮りブレ補正を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施例のオフセット決定処理を説明するフローチャートである。 本発明の第３の実施例の流し撮りアシスト制御を説明する構成図である。

本発明の実施形態について、第１乃至第３の実施例にしたがって詳細に説明する。
［第１の実施例］
図１は、第１の実施例にかかわる撮像装置の構成図である。交換レンズ１００をカメラ本体部１２０に装着可能な撮像システムの例を説明する。以下では、流し撮りを支援する流し撮りアシストの機能を有するデジタルカメラを例示する。流し撮りアシストの設定が行われた場合の制御モードを、「流し撮りアシストモード」という。

交換レンズ１００は撮影レンズユニット１０１を備える。撮影レンズユニット１０１は、主撮像光学系１０２、焦点距離を変更可能なズームレンズ群１０３、および像ブレ補正用のシフトレンズ群１０４を有する。シフトレンズ群（以下、単にシフトレンズともいう）１０４は、被写体からの光の結像位置を変更することにより像ブレを補正する補正レンズの役目をもつ。撮影レンズユニット１０１の光軸と垂直な方向にシフトレンズを移動させることにより、撮像装置の振れによる光軸に対する像の振れを光学的に補正できる。

交換レンズ１００はズームエンコーダ１０５、位置センサ１０６、角速度センサ１１１を備える。ズームエンコーダ１０５はズームレンズ群１０３の位置を検出する。位置センサ１０６はシフトレンズ群１０４の位置を検出する。角速度センサ１１１は、撮像装置の振れを検出する振れ検出手段の一例であり、振れ検出信号を出力する。アンプ１１２は角速度センサ１１１の出力信号を増幅する。
レンズ制御部１１３は、レンズシステム制御用のマイクロコンピュータを備える。レンズ制御部１１３は、ドライバ１１４を介してシフトレンズ群１０４の駆動制御を行う。アンプ１１５は、シフトレンズ群１０４の位置センサ１０６の出力を増幅し、位置検出信号をレンズ制御部１１３に出力する。

交換レンズ１００はマウント接点部１１６を有し、カメラ本体部１２０のマウント接点部１６１と接続される。温度センサ１１９は温度を検出し、温度検出信号をレンズ制御部１１３に出力する。レンズ制御部１１３は、第１および第２の制御部を備える。第１の制御部は、手ブレ補正制御を行う手ブレ補正制御部１１７である。また第２の制御部は、流し撮りアシスト用の制御を行う流し撮り制御部１１８である。レンズ制御部１１３はその他にもフォーカスレンズの移動による焦点調節制御や絞り制御等も行うが、図示上の簡略化のため省略する。また、手ブレ補正制御部１１７による手ブレ補正では、例えば横方向と縦方向といった、直交する２軸に関して振れの検出および補正が行われるが、２軸に関して同じ構成であるため、１軸分のみ説明する。

カメラ本体部１２０は、露光時間を制御するためのシャッタ１２１を備える。撮像素子１２２はＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）型イメージセンサ等であり、撮像光学系を通して結像される被写体からの光を受光し、光電変換により電気信号に変換する。アナログ信号処理回路（ＡＦＥ）１２３は、撮像素子１２２の出力する信号を処理してカメラ信号処理回路１２４に供給する。

カメラ信号処理回路１２４は動きベクトル検出部１４１を備える。動きベクトル検出部１４１は、撮像素子１２２の出力に基づいて被写体の動きを検出する。またカメラ信号処理回路１２４は、撮像素子１２２が出力する信号を処理して記録用の信号をメモリカード１７１に出力し、また表示用の信号を表示部１７２に出力する。タイミングジェネレータ（ＴＧ）１２５は、撮像素子１２２やアナログ信号処理回路１２３の動作タイミングを設定する。操作部１３１は、電源スイッチ、レリーズスイッチ、切り替えスイッチ等を有する。ユーザは切り替えスイッチを操作して、流し撮りアシストモードに設定可能である。

カメラ制御部１３２は、カメラシステム制御用のマイクロコンピュータを備え、撮像システムの各構成部を制御する。カメラ制御部１３２は、シャッタ制御部１５１と、主被写体の角速度を算出する被写体角速度算出部１５２を備える。シャッタ制御部１５１はドライバ１３３を介してシャッタ駆動用のモータ１３４を制御し、シャッタ１２１の動作を制御する。メモリカード１７１は、撮影された映像の信号を記録するための記録媒体である。表示部１７２は液晶パネル（ＬＣＤ）等の表示デバイスを備える。表示部１７２はユーザがカメラで撮影しようとしている画像のモニタ表示を行い、また撮影された画像を画面に表示する。

カメラ本体部１２０は、交換レンズ１００とのマウント接点部１６１を備える。レンズ制御部１１３とカメラ制御部１３２は、マウント接点部１１６および１６１を介して所定のタイミングでシリアル通信を行う。

図１の撮像システムにおいて、ユーザが操作部１３１の電源スイッチを操作し、カメラの電源がＯＮされると、その状態変化をカメラ制御部１３２が検出する。カメラ制御部１３２は、カメラ本体部１２０の各回路への電源供給および初期設定を行う。また、交換レンズ１００への電源供給が行われ、レンズ制御部１１３は交換レンズ１００内の初期設定を行う。カメラ制御部１３２とレンズ制御部１１３とが通信可能な状態となった後、両者の間で所定のタイミングで通信が開始される。カメラ制御部１３２からレンズ制御部１１３への通信では、カメラの状態、撮影設定情報等が送信される。またレンズ制御部１１３からカメラ制御部１３２への通信では、交換レンズ１００の焦点距離情報、角速度情報等が送信される。

ユーザは操作部１３１の切り替えスイッチを操作することにより、通常モードと流し撮りアシストモードを変更することができる。通常モードとは、流し撮りアシストモードの設定が行われていないモードである。通常モード時には、交換レンズ１００において、角速度センサ１１１が手ブレ等によるカメラのブレを検出する。手ブレ補正制御部１１７は、角速度センサ１１１による検出結果を用いてシフトレンズ群１０４の駆動制御を行う。これにより、手ブレ補正動作が行われるので、撮像画像の像ブレが低減される。

図２を参照して、手ブレ補正機能に関して説明する。図２は手ブレ補正と流し撮りアシスト動作を説明する構成図であり、図１と共通の構成については既に使用した符号を付すことで、それらの説明を省略する。

手ブレ補正制御部１１７はＡ／Ｄ変換器４０１を備え、角速度センサ１１１が検出してアンプ１１２が増幅した振れ検出信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。角速度センサ１１１の出力のデータサンプリングは１〜１０ｋＨｚ程度で行われる。ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４０２は、Ａ／Ｄ変換器４０１の出力に対し、角速度センサ１１１の出力に含まれるオフセット成分や温度ドリフト成分を除去する。またハイパスフィルタ４０２のカットオフ周波数を変更することでパンニング対策の処理が行われる。ハイパスフィルタ４０２の出力信号は積分器４０３に送られる。

積分器４０３は、角速度データを疑似積分して角度データに変換する。疑似積分は主にローパスフィルタを用いて行われる。光学式手ブレ補正の敏感度乗算部４０４は積分器４０３の出力を取得し、角度データをシフトレンズ群１０４の移動量に相当するシフト量に変換する。この敏感度は焦点距離ごとに異なる値であり、焦点距離が変わる毎に敏感度が変更される。また敏感度乗算には、角速度センサ１１１の感度調整による補正量も反映され、感度バラつきが低減される。以降、敏感度乗算部４０４の出力を第１のブレ補正量という。

角速度センサ１１１に対するオフセット算出部４０６はＡ／Ｄ変換器４０１の出力および温度センサ１１９の検出信号を取得し、角速度検出信号からオフセット成分を算出する。オフセット算出部４０６は、第１のオフセット値４１４と、第２のオフセット値（以下、流し撮りオフセット値という）４１５を保持している。加算器４０７はＡ／Ｄ変換器４０１の出力およびオフセット値４１４を取得する。加算器４０７は角速度データからオフセット値４１４を減算することで、オフセットを除去する。本明細書では、減算を負値の加算として含め、加算器が行うものとする。

積分器４０８は、加算器４０７の出力に対し、主にローパスフィルタによる疑似積分を行い、角速度データから角度データに変換する。光学式手ブレ補正の敏感度乗算部４０９は、積分器４０８の出力に対して敏感度を乗算する。これは敏感度乗算部４０４と同様であるため、説明を省略する。以降、敏感度乗算部４０９の出力を第２のブレ補正量という。前記第１のブレ補正量の場合にはハイパスフィルタ４０２の処理が施されているが、第２のブレ補正量の場合、ハイパスフィルタ処理は施されていない。このため、第２のブレ補正量を用いることで、第１のブレ補正量よりも低帯域の補償が可能となる。

像ブレ補正信号の信号選択部４０５は、敏感度乗算部４０４、４０９と後述の６０７の各出力を取得して、以下のように信号を選択する。

（１）流し撮りアシストモードが設定されている場合
（１−Ａ）静止画露光中：信号選択部４０５は、敏感度乗算部６０７の出力を選択する。
（１−Ｂ）静止画露光中以外：信号選択部４０５はデフォルト値としてゼロを出力する。この場合、シフトレンズ群１０４の駆動は行われない。これは像面上の動き量の算出を簡単にするためである。

（２）流し撮りアシストモードが設定されていない場合
（２−Ａ）静止画露光中：信号選択部４０５は、敏感度乗算部４０９の出力を選択する。これは像ブレ補正の精度を高めるためである。
（２−Ｂ）静止画露光中以外：信号選択部４０５は、敏感度乗算部４０４の出力を選択する。

Ａ／Ｄ変換器４１１は、位置センサ１０６の出力をアンプ１１５で増幅したアナログ信号をデジタルデータに変換する。加算器４１０は、信号選択部４０５の出力からＡ／Ｄ変換器４１１の出力を減算する。Ａ／Ｄ変換器４１１の出力は現在のシフトレンズ群１０４の位置データに相当するため、加算器４１０での減算により、シフトレンズ群１０４の実際の駆動データを算出することができる。

ＰＩＤ制御部４１２は加算器４１０の出力を取得し、Ｐ（比例）、Ｉ（積分）、Ｄ（微分）演算を行う。ＰＩＤ制御部４１２はシフトレンズ群１０４の位置制御を行うコントローラであり、補正量を算出してシフトレンズ駆動用のドライバ１１４に出力する。

パンニング制御部４１３は、Ａ／Ｄ変換器４０１の出力を取得し、角速度データの状態からカメラのパンニング動作が行われたかどうかを判定する。また、パンニング制御部４１３はパンニング動作が行われたと判定した場合、ハイパスフィルタ４０２のカットオフ周波数の変更制御、および積分器４０３の出力の調整を行う。パンニング制御の詳細については図４を用いて後述する。

次に図３を参照して、図２のオフセット算出部４０６が行う処理を説明する。図３は、角速度センサ１１１のオフセット決定処理を例示するフローチャートである。オフセット決定処理が開始されるとＳ３０１では、角速度センサ１１１から取得した角速度データに基づき、オフセット値４１４と流し撮りオフセット値４１５の仮値が決定されて、メモリに保持される。オフセット算出部４０６は、温度センサ１１９から温度検出信号を取得してメモリ保持し、実際にオフセット値を使うタイミングでの温度に基づいて流し撮りオフセット値４１５が変更される。Ｓ３０２でオフセット算出部４０６は、オフセット値の安定性を判定するためのタイマの値をゼロにセットする。タイマ値は経過時間に応じて時間が加算されていくものとする。

Ｓ３０３でオフセット算出部４０６は、角速度センサ１１１による角速度データを取得し、Ｓ３０４へ処理を進める。Ｓ３０４でオフセット算出部４０６は、Ｓ３０３で取得された角速度データとオフセット値４１４との差分を算出して閾値と比較することで、安定性の判定を行う。閾値（単位：ｄｐｓ）は予め設定されている。算出された差分が閾値以下である場合、Ｓ３０５に進み、差分が閾値より大きい場合には、Ｓ３０７に移行する。

Ｓ３０５では、タイマ値が所定の時間（安定時間）と比較される。所定の時間は、Ｓ３０４で算出された差分が閾値以下であると判定された場合の継続時間が十分であるかどうかを判定するための閾値時間であり、予め決定された経過時間に基づいて設定される。タイマ値が所定の時間よりも大きい場合、つまり十分な時間が経過した場合にはＳ３０６に処理を進める。またタイマ値が所定の時間以下である場合、Ｓ３０３に処理を戻す。

Ｓ３０６でオフセット算出部４０６は、現状のオフセット値４１４により流し撮りオフセット値４１５の更新処理を行う。流し撮りオフセット値４１５が現状のオフセット値４１４に変更されて、処理を終える。ここで、Ｓ３０１で保持された温度検出信号が更新される。

一方、Ｓ３０７でオフセット算出部４０６は、オフセット値４１４をＳ３０３で取得した角速度データに更新した上で、Ｓ３０２に処理を戻す。

以上のオフセット決定処理を行うことで、オフセット値４１４を決定できるが、本処理が終了するまでにはオフセット値４１４が変化する可能性がある。つまり時間が経過するごとにオフセット値４１４が変化することとなる。本実施例ではオフセット値４１４を決定するための単純な方法を説明した。これに限らず、特許文献１のようにフィードバック制御で徐々に精度を上げる方法を使ってもよい。

図４を参照して、パンニング制御の例を説明する。図４は手ブレ補正制御部１１７により実行される処理を説明するフローチャートである。以下では撮像方向の変更操作としてユーザがパンニング操作を行う場合のパンニング制御について説明するが、チルティング制御の場合も同様である。

Ｓ４０１でパンニング制御部４１３は、Ａ／Ｄ変換器４０１から取り込まれた角速度データの平均値（所定のサンプリング回数分の平均値）を算出して所定値（αと記す）と比較する。所定値αは予め設定された閾値である。角速度データの平均値が所定値αよりも大きいと判定された場合、Ｓ４０２に処理を進める。角速度データの平均値が所定値α以下であると判定された場合にはパンニング動作が行われていないと判断され、Ｓ４０７に移行する。

Ｓ４０２にてパンニング制御部４１３は、Ａ／Ｄ変換器４０１から取り込まれた角速度データの平均値が所定値（βと記す）より大きいかどうかを判定する。所定値αは予め設定された閾値であり、「α＜β」とする。角速度データの平均値が所定値β以下であると判定された場合、ゆっくりとしたパンニング動作が行われていると判断されてＳ４０６に処理を進める。また、角速度データの平均値が所定値βよりも大きいと判定された場合、速いパンニング動作が行われていると判断され、Ｓ４０３に処理を進める。

Ｓ４０３でパンニング制御部４１３は、ハイパスフィルタ４０２のカットオフ周波数を最大値に設定し、次のＳ４０４で手ブレ補正制御を強制的にＯＦＦに設定する。ハイパスフィルタ４０２のカットオフ周波数を高くすることでシフトレンズが徐々に停止するように制御が行われるので、手ブレ補正制御をＯＦＦしたときのユーザの違和感を低減できる。また、速いパンニング動作の時には手ブレの大きさに対してパンニングによる移動量が非常に大きくなる。このため、手ブレ補正制御をＯＦＦすることで手ブレの影響が残ったとしても違和感はない。このような設定を行わず、パンニング動作時の振れに対して撮像装置が大きなブレとして補正する場合には、パンニング動作の開始時に画像の動きが停止するが、その後、突然に画像の動きが大きくなる可能性がある。その理由は、シフトレンズ群１０４が補正端（制御範囲の限界位置）に到達した瞬間に、突然画像が大きく動き出すため、ユーザには非常に不自然な動きとして見えてしまうことになる。この現象を回避するためにＳ４０３の設定が行われる。

その後、Ｓ４０５ではシフトレンズ群１０４を初期位置へ移動させる制御が行われる。つまり、図２の積分器４０３の出力を現在のデータから徐々に初期位置のデータに変更する処理が実行されることで、シフトレンズ群１０４が初期位置に移動する。これは次に手ブレ補正動作を再開する場合に、シフトレンズ位置が駆動範囲の初期位置にあることが望ましいためである。

Ｓ４０２からＳ４０６に進む場合（角速度データの平均値が所定値β以下の場合）にパンニング制御部４１３は、ゆっくりとしたパンニング動作が行われていると判断する。Ｓ４０６でパンニング制御部４１３は、角速度データの大きさに応じてハイパスフィルタ４０２のカットオフ周波数を設定する。これは、ゆっくりとしたパンニング動作が行われている場合、手ブレの影響をすべて無視することができないためである。Ｓ４０６の処理は、パンニング動作時の画像の追従性を、不自然にならない程度に保ちながら、手ブレ補正を行うために必要な処理である。

Ｓ４０１からＳ４０７に進む場合（角速度データの平均値が所定値α以下の場合）パンニング制御部４１３は、パンニング動作が行われていないと判断する。Ｓ４０７でパンニング制御部４１３は、ハイパスフィルタ４０２のカットオフ周波数を、予め定められた通常値に設定する。Ｓ４０６、Ｓ４０７の後でＳ４０８に進み、パンニング制御部４１３は手ブレ補正制御の強制的なＯＦＦ設定を解除する。Ｓ４０５またはＳ４０８の後、パンニング制御のための処理を終了する。

図５を参照して、パンニング動作を具体的に説明する。図５はパンニング動作時の横方向の角速度データと、所定値α、βとの関係を例示した図である。横軸は時間軸であり、縦軸は角速度データを表す。グラフ線７０１は角速度データ（サンプリングデータ）の時間変化を示す。この例では、右方向のパンニングの場合に＋方向の出力とし、左方向のパンニングの場合に−方向の出力とする。また角速度データの初期値をゼロとする。図５では、右方向の急激なパンニングと、左右方向のゆっくりとしたパンニングが検出される例を示す。右方向の急激なパンニングの期間では角速度データの大きさが所定値βを超えている。左方向または右方向へのゆっくりとしたパンニングの期間では角速度データの大きさが所定値αより大きく所定値βより小さい。

パンニング動作中は角速度データが初期値から大きく外れる。そのため、角速度データを積分してシフトレンズの駆動目標値を算出した場合、ＤＣオフセット成分（直流成分）により、積分器の出力が非常に大きな値となり、制御不能状態に陥る可能性がある。そこで、パンニング動作が検出された場合にはハイパスフィルタ４０２のカットオフ周波数を高く変更することにより、ＤＣオフセット成分をカットすることが必要となる。急激なパンニングの場合には積分器の出力が増大するため、よりカットオフ周波数を上げる設定が行われる。特にパンニング速度が大きい場合、パンニング速度による画像の動きが手ブレに対して非常に大きくなる。このため、パンニング方向に関して手ブレ補正機能をＯＦＦとしても特に違和感は発生しない。以上のようにパンニング制御が行われることで、パンニング動作中でも違和感のない画像のモニタ表示が可能となる。

次に操作部１３１により、流し撮りアシストモードが設定された場合の制御を説明する。カメラ制御部１３２は、流し撮りアシスト用の制御に切り替え、そのことを示す情報をレンズ制御部１１３へ送信する。レンズ制御部１１３は流し撮りアシストモードに移行し、カメラ制御部１３２からの制御信号にしたがってシフトレンズ群１０４の移動を制御し、被写体の移動速度とパンニング速度との差を低減させる制御を行う。

カメラ信号処理回路１２４内の動きベクトル検出部１４１は、流し撮りアシストモード設定中に、撮像後の映像情報から被写体の動きベクトルを検出してカメラ制御部１３２に出力する。同時にカメラ制御部１３２は、レンズ制御部１１３から、交換レンズ１００内の角速度センサ１１１により検出された角速度データを受信する。被写体角速度算出部１５２は、被写体の動きベクトルと角速度データと焦点距離に基づいて、被写体の角速度を算出する。ここで利用する角速度データは、２つの画像から取得される動きベクトルと対応させる必要がある。このため、２つの画像を取得する時点の間に取得された複数の角速度データを平均処理したデータが利用される。本実施例では角速度データの平均処理を、撮像制御しているカメラ制御部１３２の被写体角速度算出部１５２が行う。これに限らず、カメラ制御部１３２が撮像制御タイミングをレンズ制御部１１３へ通知して、レンズ制御部１１３内の出力部（例えば、後述の角速度データ出力部６０２）で、角速度データの平均処理を行うこともできる。

撮影者が流し撮りを行う場合、動きベクトル検出部１４１から出力される被写体の動きベクトルには、主被写体に対応するベクトルと、背景に対応するベクトル（以下、背景ベクトルという）が含まれる。主被写体は、複数の被写体のうち、撮影者が撮影の対象としている被写体である。動きベクトルを、像面上の移動量および撮像光学系の焦点距離に基づいて角速度データに変換する処理が行われる。変換後の角速度データのうち、レンズ制御部１１３から得た角速度データと同等のデータについては、背景ベクトルとして除外することができる。しかし、レンズ制御部１１３から得た角速度データにオフセットが含まれていると、動きベクトルを変換して得た角速度データとの間にオフセット分のずれが生じ、背景ベクトルを除外できないことがあり得る。そのため、ここで利用する角速度データはオフセット成分が精度良く除去されたデータが望ましい。流し撮りが目的であるため、背景ベクトルを除いた動きベクトルのうち、動き量の小さいデータが主被写体に対応する動きベクトルとなる。つまり、この動きベクトルの値が、主被写体の像面上の移動量となる。一方、カメラ制御部１３２が「受信した角速度データ」と、「主被写体の像面上の移動量および焦点距離から算出される角速度データ」とから被写体角速度算出部１５２が算出する差分は、撮像装置に対する主被写体の移動に係る角速度データとなる。カメラ制御部１３２は算出した主被写体の角速度データをレンズ制御部１１３に送信する。

図２を参照して、流し撮り制御部１１８の構成について詳述する。カメラ情報取得部６０１は、カメラ制御部１３２から送信されてくる各種のカメラ情報を通信制御部６１０から取得する。カメラ情報は、流し撮りアシストモードの設定情報やレリーズ情報等である。カメラ情報取得部６０１はカメラ情報を設定変更部６０６および信号選択部４０５に出力する。角速度データ出力部６０２は所定のタイミングで角速度データのサンプリング処理を実行し、カメラ制御部１３２に対して角速度データを送信する。角速度データは通信制御部６１０を介してカメラ制御部１３２に送られる。流し撮りアシストモード時に利用する角速度については、オフセットの除去されている角速度データとする必要がある。その理由は、オフセットが除去されていない角速度データを用いたのでは、背景ベクトルを除外する処理の精度が低下するからである。流し撮りアシストモードにおける、角速度データの出力処理については図６を用いて後述する。

被写体角速度取得部６０３は、カメラ制御部１３２から通信によって流し撮りアシストの制御に必要な主被写体の角速度データを取得する。主被写体の角速度データは通信制御部６１０を介して被写体角速度取得部６０３が受信する。取得される主被写体の角速度データは、流し撮りオフセット値４１５が除去された角速度である。加算器６０４は、Ａ／Ｄ変換器４０１から取得される角速度データを正入力とし、主被写体の角速度データおよび流し撮りオフセット値４１５を負入力として、加減算を行う。つまり、Ａ/Ｄ変換器４０１の出力する角速度データから流し撮りオフセット値４１５を減算したデータと、被写体角速度取得部６０３が取得した主被写体の角速度データとの差分が算出される。被写体角速度取得部６０３および加算器６０４の処理については図７を用いて後述する。

積分器６０５はカメラ情報にしたがって、加算器６０４の出力に対して主にローパスフィルタにより疑似積分を行う。補正された角速度データを積分することで、角度データへの変換が行われる。光学式手ブレ補正の敏感度乗算部６０７は、積分器６０５から角度データを取得して敏感度を乗算する。これは敏感度乗算部４０４と同様であるので、詳細な説明を省略する。流し撮りアシストモード時の静止画露光中に、手ブレ補正制御部１１７の信号選択部４０５は、敏感度乗算部６０７の出力を選択する（前記（１−Ａ）参照）。

設定変更部６０６はカメラ情報取得部６０１が取得したカメラ情報に含まれるモード情報を取得して、モードに応じて設定を変更する。具体的には設定変更のための情報をパンニング制御部４１３に出力する。パンニング制御部４１３は設定または変更されたモードにしたがって制御内容を変更する。加算器６０８は、Ａ／Ｄ変換器４０１から取得される角速度データを正入力とし、流し撮りオフセット値４１５を負入力として減算を行う。つまり、Ａ/Ｄ変換器４０１の出力する角速度データから流し撮りオフセット値４１５を減算したデータが算出されて角速度データ出力部６０２に出力される。カメラ制御部１３２と双方向通信を行う通信制御部６１０は、角速度データ出力部６０２から取得したデータをカメラ制御部１３２に送信する。また通信制御部６１０は、カメラ制御部１３２から受信した主被写体の角速度データを被写体角速度取得部６０３に出力する。

図６のフローチャートを参照して、図２の角速度データ出力部６０２と加算器６０８の処理を説明する。処理を開始するとＳ６０１で、サンプリング周期に基づくタイミングの判定処理が実行される。サンプリング周期は１〜１０ｋＨｚ程度に相当する周期である。レンズ制御部１１３はサンプリング周期ごとのサンプリングのタイミングが到来したと判定した場合、Ｓ６０２に処理を進め、サンプリングのタイミングではないと判定した場合、Ｓ６０１の処理が繰り返される。

Ｓ６０２で加算器６０８は、Ａ／Ｄ変換器４０１から角速度データを取得する。次にＳ６０３で加算器６０８は、オフセット算出部４０６から流し撮りオフセット値４１５を取得する。この際、図３のＳ３０１でメモリに保持されている温度検出信号の示す温度と、現在の温度とが比較され、温度変化量が算出される。レンズ制御部１１３は、あらかじめ保持されている温度ごとのオフセット変化テーブルを参照し、温度変化量に基づいてオフセット値を算出する。このオフセット値を流し撮りオフセット値４１５として使用することで、オフセットの温度変化に対応して必要な精度を保つことができる。

Ｓ６０４で加算器６０８は、Ｓ６０２で取得された角速度データ、つまりオフセット除去されていない角速度データから、Ｓ６０３で取得された流し撮りオフセット値４１５を減算する。これにより流し撮り用の角速度データが算出される。次のＳ６０５で角速度データ出力部６０２は、Ｓ６０４で算出された流し撮り用の角速度データを通信制御部６１０に出力して、カメラ制御部１３２へ送信する。そしてＳ６０１の処理へ戻る。

以上により、角速度データ出力部６０２は、流し撮りオフセット値４１５を用いてオフセットが除去された角速度データを、カメラ制御部１３２へ送ることができる。

次に、図７のフローチャートを参照して、被写体角速度取得部６０３と加算器６０４の処理を説明する。処理を開始するとＳ７０１で、サンプリング周期に基づくタイミングの判定処理が実行される。レンズ制御部１１３はサンプリング周期ごとのサンプリングのタイミングが到来したと判定した場合、Ｓ７０２に処理を進め、サンプリングのタイミングではないと判定した場合、Ｓ７０１の処理が繰り返される。サンプリング周期は１〜１０ｋＨｚ程度に相当する周期である。Ｓ７０２で加算器６０４は、Ａ／Ｄ変換器４０１から角速度データを取得し、Ｓ７０３で流し撮りオフセット値４１５を取得する。ここで図６のＳ６０３と同様に流し撮りオフセット値４１５が温度変化量に対応して算出される。

Ｓ７０４で被写体角速度取得部６０３は、カメラ制御部１３２から主被写体の角速度データを取得して加算器６０４に出力する。Ｓ７０５で加算器６０４は、Ａ／Ｄ変換器４０１からの角速度データ、つまりオフセットを除去していない角速度データから、流し撮りオフセット値４１５と主被写体の角速度データを減算する。これにより、補正された角速度データが算出され、積分器６０５に出力される。そしてＳ７０１へ戻る。

本実施例では、操作部１３１により流し撮りアシストモードが設定されると、カメラ情報取得部６０１が通信制御部６１０を介してモード情報を取得し、設定変更部６０６に通知する。設定変更部６０６は通知されたモード情報に従い、パンニング制御部４１３の設定変更を行う。ここで行われる設定変更の処理は、急激なパンニング状態に移行しやすくするための変更処理である。具体的には、前述のパンニング判定用の所定値βおよびαが変更される。また、角速度データ出力部６０２は、加算器６０８により算出された角速度データをカメラ制御部１３２に送信するために、当該データを通信制御部６１０に出力する。そして、被写体角速度取得部６０３は、カメラ制御部１３２からレンズ制御部１１３へと送信される主被写体の移動に係る角速度データを取得する。加算器６０４は角速度センサ１１１により検出された角速度データから流し撮りオフセット値４１５を減算するとともに、主被写体の角速度データとの差分を計算し、積分器６０５へ出力する。積分器６０５は、カメラ情報取得部６０１で取得された露光期間中を示す信号を取得して、当該期間に積分動作を行う。積分器６０５の出力は敏感度乗算部６０７でシフトレンズの駆動量に変換される。敏感度乗算部６０７の出力は信号選択部４０５を経て加算器４１０に送られる。加算器４１０は敏感度乗算部６０７の出力からシフトレンズ位置情報を減算し、シフトレンズの駆動量を算出する。

流し撮りアシストモードの設定中に交換レンズ１００内では、手ブレ補正動作が禁止される。すなわち、シフトレンズ群１０４は、カメラのパンニング動作時の角速度と主被写体の角速度との差分に対応した量を補正する。これにより、流し撮りの成功確率を高めるための処理が実行される。流し撮りの失敗の原因としては、露光期間中のカメラのパンニング速度と被写体の移動速度との差分が顕著であることが挙げられる。本実施形態では、この差分がシフトレンズの移動によって低減され、その結果として流し撮りを成功させることができる。

本実施例では、像ブレ補正の精度を向上させるために角速度センサ１１１の出力からオフセット値４１４を減算する処理が行われるが、この場合、流し撮りアシストモードにおいてオフセット値が変化すると正しいブレ補正を行えなくなる。そこで、オフセット除去動作中にオフセット値４１４が変更された場合でも、角速度データに対し、流し撮りオフセット値４１５に基づく補正を行って変換する処理が実行される。本実施例によれば、角速度センサのオフセット補正のためにオフセット値が変更されても、流し撮り用の補正を正しく行うことができる。

［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例を説明する。第１の実施例では、オフセット値の決定が終わるまでは初期処理（図３：Ｓ３０１）でのオフセット値４１４（仮値）に基づいた角速度データで流し撮りアシストの処理が実行される。これに対し、本実施例では、オフセット値４１４が時系列的に徐々に小さくなる場合を考慮し、流し撮りオフセット値４１５を頻繁に更新する処理が行われる。これにより、オフセット除去動作中であっても、流し撮りアシストの精度を向上させることが可能となる。本実施例にて第１の実施例と同様の構成および処理については説明を省略し、主に相違点を説明する。このような説明の省略の仕方は後述の実施例でも同じである。

図８を参照して、本実施例のオフセット決定処理について説明する。図８は、オフセット算出部４０６で行われる角速度センサ１１１のオフセット決定処理を示すフローチャートである。Ｓ８０１からＳ８０３、Ｓ８０７、Ｓ８０８、Ｓ８１０の処理はそれぞれ、図３のＳ３０１からＳ３０３、Ｓ３０４、Ｓ３０５、Ｓ３０６の処理と同様であるため、Ｓ８０４からＳ８０６、Ｓ８０９の処理を説明する。

Ｓ８０３で角速度センサ１１１から角速度データが取得されるとＳ８０４の処理に進む。Ｓ８０４でレンズ制御部１１３は、現在のモードが流し撮りアシストモードであるか否かを判定する。流し撮りアシストモードであると判定された場合、Ｓ８０５に処理を進め、流し撮りアシストモードでないと判定された場合、Ｓ８０６に移行する。

Ｓ８０５でパンニング制御部４１３は、パンニング判定を行う。パンニング動作中であると判定された場合、Ｓ８０７の処理に進み、パンニング動作中でないと判定された場合、Ｓ８０６に移行する。Ｓ８０６でオフセット算出部４０６は、流し撮りオフセット値４１５を、現状のオフセット値４１４により変更してから、Ｓ８０７の処理に進む。ここで、直前の流し撮りオフセット値４１５の更新時には、後述するオフセットの信頼度がメモリに保持されているものとする。オフセット算出部４０６は保持しておいたオフセットの信頼度と、現在の信頼度とを比較し、現在の信頼度が高い場合のみ更新を行う。また、Ｓ８０１で保持されている温度検出信号についても更新される。

Ｓ８０７での判定結果として、Ｓ８０３で取得された角速度データとオフセット値４１４との差分が閾値より大きい場合、Ｓ８０９の処理に進む。Ｓ８０９でオフセット算出部４０６は、オフセット値４１４を、Ｓ８０３で取得した角速度データに変更した上でＳ８０２に処理を戻す。ここで、画角周辺部のベクトル（背景である確率が高いベクトル）との比較を行うことで、オフセットの信頼度が算出される。取得された角速度が、背景ベクトルを角速度に変換した値に近いほど、信頼度が高いものとする。算出された信頼度は更新ごとにメモリに保持される。Ｓ８０９の後、Ｓ８０２に戻って処理を続行する。

本実施例によれば、流し撮りオフセット値４１５と比べて、より精度の高いオフセット値４１４が設定された場合、オフセット値４１４で流し撮りオフセット値４１５を更新することにより、流し撮りアシストの精度を高めることができる。

［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例を説明する。第１および第２の実施例では、オフセット情報（４１４、４１５）をレンズ制御部１１３内で使用する構成である。本実施形態では、角速度データとオフセット値４１４とを組にして、レンズ制御部１１３がカメラ制御部１３２に送信する。これにより、交換レンズ１００内でのオフセット除去動作中にオフセット値が変更された場合に、カメラ制御部１３２の処理で対処可能である。

図９は本実施例における、手ブレ補正制御と流し撮りアシスト動作に関する構成図である。図２からの変更点について説明する。

・流し撮りオフセット値４１５と、加算器６０８がないこと。
オフセット算出部４０６は、オフセット値４１４のみを算出して保持し、流し撮りオフセット値４１５がない。オフセット値４１４は、加算器４０７および角速度データ出力部６１１、被写体角速度取得部６１２に出力される。

・加算器６０４には、流し撮りオフセット値４１５の入力がないこと。
つまり加算器６０４は、Ａ／Ｄ変換器４０１の出力から、被写体角速度取得部６１２の出力を減算して積分器６０５に出力する。

・図２の角速度データ出力部６０２が、角速度データ出力部６１１に変更されていること。
角速度データ出力部６１１は、Ａ／Ｄ変換器４０１から取得した角速度データおよびそれに対応するオフセット値４１４の組を、通信制御部６１０に出力して、カメラ制御部１３２へ送信する。

本実施例の被写体角速度算出部１５２は角速度データの平均処理を行う際に、平均処理の対象とする角速度データから対応するオフセット値を１つ選択する。そのオフセット値に基づいてオフセット除去が行われた角速度データを利用して、背景ベクトルの除外処理が行われて、主被写体の動きベクトルが決定される。被写体角速度算出部１５２は、この主被写体の動きベクトルと、オフセット除去が行われていない角速度データの平均値に基づいて、主被写体の角速度データを算出する。算出された主被写体の角速度データは、カメラ制御部１３２がレンズ制御部１１３へ送信する。

・図２の被写体角速度取得部６０３が、被写体角速度取得部６１２に変更されていること。
被写体角速度取得部６１２はオフセット値４１４を取得するとともに、通信制御部６１０を介してカメラ制御部１３２から受信した主被写体の角速度データを取得し、加算器６０４へ出力する。この主被写体の角速度データは、決定された主被写体の動きベクトルと、オフセット除去が行われていない角速度データの平均値に基づいて算出されるデータである。加算器６０４では、オフセット成分を含む角速度データから、主被写体の角速度データが減算されるので、オフセット成分が相殺される。

本実施例では、レンズ制御部１１３からカメラ制御部１３２へ送信する被写体の角速度データはオフセット除去していないデータである。これに限らず、オフセット除去した角速度データでもよい。その場合、カメラ制御部１３２では、オフセット除去が行われていない角速度データに変更してから被写体の角速度の算出処理を行う必要がある。

本実施例によれば、レンズ装置（レンズ制御部１１３）と撮像装置本体部（カメラ制御部１３２）との間で行われる通信において、通信情報にオフセット情報（４１４）を追加することで、第１の実施例と同等の流し撮り用の補正を実現できる。
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。

１０４ シフトレンズ群
１１１ 角速度センサ
１１３ レンズ制御部
１１７ 手ブレ補正制御部
１１８ 流し撮り制御部
１３２ カメラ制御部
１４１ 動きベクトル検出部
１５２ 被写体角速度算出部

Claims (13)

1. 撮像光学系を通して撮像手段により撮像される被写体の画像のブレを、像ブレ補正手段により補正する像ブレ補正装置であって、
   第１の検出手段による振れの検出信号を取得してオフセット値を算出するオフセット算出手段と、
   前記オフセット算出手段により算出された第１のオフセット値と前記第１のオフセット値により更新される前のオフセット値である第２のオフセット値のうち、前記検出信号から前記第１のオフセット値を減算した第１の信号により前記像ブレ補正手段を制御する第１の制御手段と、
   前記第１のオフセット値と前記第２のオフセット値のうち、前記検出信号から前記第２のオフセット値を減算した第２の信号と、第２の検出手段により検出される前記被写体の画像の動き量と、前記撮像光学系の焦点距離から前記像ブレ補正装置に対する被写体の角速度データを算出する角速度算出手段と、
   前記被写体の角速度データと前記第２の信号の示すデータとの差分を算出して前記像ブレ補正手段を制御する第２の制御手段と、を備える
   ことを特徴とする像ブレ補正装置。
2. 撮像光学系を通して撮像手段により撮像される被写体の画像のブレを、像ブレ補正手段により補正する像ブレ補正装置であって、
   第１の検出手段による振れの検出信号を取得してオフセット値を算出するオフセット算出手段と、
   前記検出信号から前記オフセット値を減算した信号により前記像ブレ補正手段を制御する第１の制御手段と、
   前記検出信号と、前記オフセット値と、第２の検出手段により検出される前記被写体の画像の動き量と、前記撮像光学系の焦点距離から、前記像ブレ補正装置に対する被写体の角速度データを算出する角速度算出手段と、
   前記被写体の角速度データと前記検出信号の示すデータとの差分を算出して前記像ブレ補正手段を制御する第２の制御手段と、を備える
   ことを特徴とする像ブレ補正装置。
3. 温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
   前記オフセット算出手段は、前記温度検出手段から温度検出信号を取得してあらかじめ保持している温度とオフセット値の関係を示すテーブルに基づいて前記第１および第２のオフセット値を変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
4. 前記検出信号を用いてパンニングまたはチルティングの動作を判定する判定手段をさらに備え、
   前記判定手段によりパンニングまたはチルティングの動作が行われていると判定された場合、前記第２の制御手段による制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
5. 流し撮りを支援するモードを設定する設定手段を備え、
   前記設定手段により前記流し撮りを支援するモードが設定されている場合、前記第２の制御手段による制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
6. 前記像ブレ補正手段は、前記被写体からの光の結像位置を変更することにより像ブレを補正する補正レンズを備える
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置と、
   前記撮像手段を備える
   ことを特徴とする撮像装置。
8. 撮像光学系を通して撮像手段により撮像される被写体の画像のブレを補正する像ブレ補正手段を備え、撮像装置の本体部に装着可能なレンズ装置であって、
   第１の検出手段による振れの検出信号を取得してオフセット値を算出するオフセット算出手段と、
   前記オフセット算出手段により算出された第１のオフセット値と前記第１のオフセット値により更新される前のオフセット値である第２のオフセット値のうち、前記検出信号から前記第１のオフセット値を減算した第１の信号により前記像ブレ補正手段を制御する第１の制御手段と、
   前記第１のオフセット値と前記第２のオフセット値のうち、前記検出信号から前記第２のオフセット値を減算した第２の信号を、前記撮像装置の本体部に出力する出力手段と、
   前記撮像装置に対する被写体の角速度データを前記撮像装置の本体部から取得する取得手段と、
   前記被写体の角速度データと前記第２の信号の示すデータとの差分を算出して前記像ブレ補正手段を制御する第２の制御手段と、を備える
   ことを特徴とするレンズ装置。
9. 撮像光学系を通して撮像手段により撮像される被写体の画像のブレを補正する像ブレ補正手段を備え、撮像装置の本体部に装着可能なレンズ装置であって、
   第１の検出手段による振れの検出信号を取得してオフセット値を算出するオフセット算出手段と、
   前記検出信号から前記オフセット値を減算した信号により前記像ブレ補正手段を制御する第１の制御手段と、
   前記検出信号および前記オフセット値を、前記撮像装置の本体部に出力する出力手段と、
   前記撮像装置に対する被写体の角速度データを前記撮像装置の本体部から取得する取得手段と、
   前記被写体の角速度データと前記検出信号の示すデータとの差分を算出して前記像ブレ補正手段を制御する第２の制御手段と、を備える
   ことを特徴とするレンズ装置。
10. 請求項８に記載のレンズ装置を装着可能な撮像装置であって、
    前記被写体の画像の動き量を検出する第２の検出手段と、
    前記第２の信号と、前記被写体の画像の動き量と、前記撮像光学系の焦点距離から、撮像装置に対する被写体の角速度データを算出する角速度算出手段と、を備える
    ことを特徴とする撮像装置。
11. 請求項９に記載のレンズ装置を装着可能な撮像装置であって、
    前記被写体の画像の動き量を検出する第２の検出手段と、
    前記検出信号と、前記オフセット値と、前記被写体の画像の動き量と、前記撮像光学系の焦点距離から、撮像装置に対する被写体の角速度データを算出する角速度算出手段と、を備える
    ことを特徴とする撮像装置。
12. 撮像光学系を通して撮像手段により撮像される被写体の画像のブレを、像ブレ補正手段により補正する像ブレ補正装置にて実行される制御方法であって、
    第１の検出手段による振れの検出信号をオフセット算出手段が取得してオフセット値を算出する工程と、
    前記オフセットを算出する工程で算出された第１のオフセット値と前記第１のオフセット値により更新される前のオフセット値である第２のオフセット値のうち、前記検出信号から前記第１のオフセット値を減算した第１の信号により前記像ブレ補正手段を第１の制御手段が制御する工程と、
    前記第１のオフセット値と前記第２のオフセット値のうち、前記検出信号から前記第２のオフセット値を減算した第２の信号と、第２の検出手段により検出される前記被写体の画像の動き量と、前記撮像光学系の焦点距離から前記像ブレ補正装置に対する被写体の角速度データを算出する工程と、
    前記被写体の角速度データと前記第２の信号の示すデータとの差分を算出して前記像ブレ補正手段を第２の制御手段が制御する工程と、を有する
    ことを特徴とする像ブレ補正装置の制御方法。
13. 撮像光学系を通して撮像手段により撮像される被写体の画像のブレを、像ブレ補正手段により補正する像ブレ補正装置にて実行される制御方法であって、
    第１の検出手段による振れの検出信号をオフセット算出手段が取得してオフセット値を算出する工程と、
    前記検出信号から前記オフセット値を減算した信号により前記像ブレ補正手段を第１の制御手段が制御する工程と、
    前記検出信号と、前記オフセット値と、第２の検出手段により検出される前記被写体の画像の動き量と、前記撮像光学系の焦点距離から、前記像ブレ補正装置に対する被写体の角速度データを算出する工程と、
    前記被写体の角速度データと前記検出信号の示すデータとの差分を算出して前記像ブレ補正手段を第２の制御手段が制御する工程と、を有する
    ことを特徴とする像ブレ補正装置の制御方法。
    

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