JP7045877B2 - 像振れ補正装置、撮像システム、及びそれらの制御方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、像振れ補正機能を有する撮像システムに関するものである。

近年、撮像装置の小型化や光学系の高倍率化に伴い、手振れなどの装置の振れによる画質劣化の影響が顕著になってきている。この問題に対し、装置の振れに起因する画像振れを補正する機能（以下、像振れ補正機能）を備えた撮像装置が種々提案されている。

レンズ交換式カメラの場合には、振れを検出する手段が交換レンズおよびカメラ本体の少なくとも一方に設けられているとともに、像振れ補正手段が交換式レンズおよびカメラ本体の少なくとも一方に設けられているものが提案されている。

特許文献１には、撮影光学系の一部を偏心させることで像振れ補正を行う機構（振れ補正レンズ機構）と像面振れ補正機構を両方備えたレンズ交換式カメラシステムが開示されている。このシステムにおいては、交換式レンズもしくはカメラ本体に設けられた振れ検出手段の情報を低周波および高周波の振れ信号に分離し、振れ補正レンズ機構および像面振れ補正機構に対する振れ補正量を算出している。そして、振れ補正レンズ機構および像面振れ補正機構の一方は高周波の振れ補正信号で振れ補正を行い、振れ補正レンズ機構および像面振れ補正機構の他方は低周波の振れ補正信号で振れ補正を行う。振れ信号を高周波および低周波に分離し、複数の振れ補正手段により振れ補正を行うことで、レンズ交換式カメラで交換レンズおよびボディ間の振れ補正量の通信に伴う時間遅れの影響を低減している。さらに、複数の振れ補正手段の同時駆動により振れ補正ストロークを拡大することで、より大きな振れにも対応し振れ補正性能の改善を図っている。

特開２０１５－１９４７１１号公報

しかしながら、撮像装置に加わる振れの性質によって、低周波成分が多い振れの場合や高周波成分が多い振れの場合がある。そのため、特許文献１に開示された振れ補正装置を用いても、低周波あるいは高周波のいずれかの成分を担当する振れ補正手段がストローク不足になり、もう一方の振れ補正手段のストロークをほとんど使用しないなどの問題が発生する。つまり、それぞれの補正手段の補正ストロークを使いきれず、結果として振れ補正性能が低下してしまう問題がある。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の振れ補正手段のストロークを有効に活用して、振れ補正性能を向上させることができる像振れ補正装置を提供することである。

本発明に係わる像振れ補正装置は、撮像装置の像振れを補正する像振れ補正装置であって、像振れを検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段の検出結果に対応する振れ信号に基づいて第１の振れ補正信号と第２の振れ補正信号とを生成する生成手段と、前記第１の振れ補正信号に基づいて前記像振れを補正する第１の振れ補正手段と、前記第２の振れ補正信号に基づいて前記像振れを補正する第２の振れ補正手段と、を制御する振れ補正制御手段と、を備え、前記生成手段は、前記振れ信号に含まれる第１の周波数帯域の信号の振幅の大きさを変更し、前記第１の振れ補正信号が前記第１の周波数帯域の信号の振幅の一部を含むように前記第１の振れ補正信号を生成し、前記振れ信号に含まれる前記第１の周波数帯域の信号の残りの振幅の部分と、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域の信号とに基づいて前記第２の振れ補正信号を生成することを特徴とする。

本発明によれば、複数の振れ補正手段のストロークを有効に活用して、振れ補正性能を向上させることが可能となる。

本発明の第１の実施形態のカメラシステムの構成を示す図。 従来の振れ補正システム制御部の構成を示す図。 本発明の第１の実施形態における振れ補正システム制御部の構成を示す図。 第１の実施形態における振れ補正動作シーケンスを説明する図。 第１の実施形態における振れ補正動作シーケンスを説明する図。 第１の実施形態における周波数・振幅分割部の特性を示す図。 第２の実施形態における振れ補正システム制御部の構成を示す図。 第２の実施形態における振れ補正動作シーケンスを説明する図。 第２の実施形態における振れ補正動作シーケンスを説明する図。 第３の実施形態における振れ補正システム制御部の構成を示す図。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の撮像装置の第１の実施形態であるレンズ交換式の一眼レフタイプのカメラシステム（撮像システム）１００の構成を示す図である。図１（ａ）は第１の実施形態におけるカメラシステムの中央断面図であり、図１（ｂ）はカメラシステム１００の電気的構成を示すブロック図である。

図１（ａ）において、カメラシステム１００はカメラ本体１と、カメラ本体１に着脱可能に装着されるレンズユニット２とを備える。レンズユニット２は、光軸４を軸とする複数のレンズからなる撮影光学系３を備え、その撮影光学系３の一部に、画像の振れを光学的に補正する振れ補正ユニット１９が設けられている。振れ補正ユニット１９は、光軸をシフトさせることが可能なユニットであり、例えば、シフトレンズで構成することができる。また、カメラ本体１は、撮像素子ユニット６、背面表示部１０ａを備える。カメラ本体１とレンズユニット２の間には、カメラ本体１とレンズユニット２を電気的に接続する電気接点１４が配置されている。

図１（ｂ）において、レンズユニット２は、電気的な構成として、レンズシステム制御部１５、レンズ側操作部１６、レンズ側振れ検出部１７、レンズ側振れ補正駆動部１８、焦点距離変更部２２を備える。レンズシステム制御部１５は、レンズユニット２の全体を制御する。レンズ側操作部１６は、ユーザーの操作を受け付ける。レンズ側振れ検出部１７は、カメラシステム１００の振れ量を検出する。レンズ側振れ補正駆動部１８は、振れ補正ユニット１９を駆動して像振れを補正する。焦点距離変更部２２は、撮影光学系３の焦点距離を変更する。

また、カメラ本体１は、電気的な構成として、カメラシステム制御部５、撮像素子ユニット６、画像処理部７、メモリ８、カメラ側操作部９、背面表示部１０ａを含む表示部１０、カメラ側振れ検出部１２、カメラ側振れ補正駆動部１３を備える。カメラシステム制御部５は、カメラシステム１００の全体を制御する。撮像素子ユニット６は、被写体像を光電変換し画像信号を出力する撮像素子と、撮像素子を、光軸に垂直な方向において移動またはチルトさせる駆動機構とを有する。画像処理部７は、撮像素子ユニット６の撮像素子から出力された画像信号に必要な画像処理を行う。メモリ８は、画像データを一時記憶する。カメラ側操作部９は、ユーザーの操作を受け付ける。表示部１０は、撮影された画像やカメラの状態を示す情報などを表示する。カメラ側振れ検出部１２は、カメラシステム１００の振れ量を検出する。カメラ側振れ補正駆動部１３は、撮像素子ユニット６を駆動して撮像素子を光軸４と垂直な面内で移動させ、像振れ補正を行う。

また、機能的な面から見ると、カメラ本体１およびレンズユニット２からなるカメラシステム１００は、撮像手段、画像処理手段、記録再生手段、制御手段を有する。

撮像手段は、撮影光学系３ 、撮像素子ユニット６を含み、画像処理手段は、画像処理部７を含む。また、記録再生手段は、メモリ８、表示部１０を含む。なお、表示部１０は、背面表示部１０ａ、カメラ本体１の上面に設けられた撮影情報を表示する不図示の小型表示パネル、ＥＶＦとも呼ばれる不図示の電子ビューファインダーを包含する。制御手段は、カメラシステム制御部５、カメラ側操作部９、カメラ側振れ検出部１２、カメラ側振れ補正駆動部１３、レンズシステム制御部１５、レンズ側操作部１６、レンズ側振れ検出部１７、レンズ側振れ補正駆動部１８、レンズ位置検出部２０、撮像素子位置検出部２１、焦点距離変更部２２を含む。なお、レンズシステム制御部１５は、振れ補正ユニット１９の他に、不図示のフォーカスレンズ、絞り、ズームなどの駆動も行う。

カメラ側振れ検出部１２、レンズ側振れ検出部１７は、カメラシステム１００に加わる光軸４に対する回転振れを検知可能であり、例えば振動ジャイロなどが用いられる。カメラ側振れ補正駆動部１３は撮像素子ユニット６を、レンズ側振れ補正駆動部１８は振れ補正ユニット１９を、それぞれ光軸４に垂直な平面上でシフトもしくはチルト駆動させる。各駆動部（１３，１８）が、各ユニット（６，１９）を光軸４に平行な方向においてもシフトさせてもよいが、本実施形態では、光軸４に平行な方向における各ユニットの移動を加味しないものとする。

上述した撮像手段は、物体からの光を、撮影光学系３を介して撮像素子の撮像面に結像させる光学処理系である。撮像素子からピント評価量／適切な露光量の情報が得られるため、この情報に基づいて撮影光学系３が調整される。これにより、適切な光量の物体光を、撮像素子上にピントが合った状態で露光させることができる。

画像処理部７は、内部にＡ／Ｄ変換器、ホワイトバランス調整回路、ガンマ補正回路、補間演算回路等を有しており、記録用の画像を生成する。色補間処理部はこの画像処理部７に備えられており、ベイヤ配列の信号から色補間（デモザイキング）処理を施してカラー画像を生成する。また、画像処理部７は、予め定められた方法を用いて静止画、動画、音声などの圧縮を行う。さらには、画像処理部７は撮像素子から得られた複数の画像間の比較に基づいて振れ検知信号を生成することも可能であるため、撮像素子と画像処理部７とでカメラ側振れ検出部１２を構成してもよい。

メモリ８は実際の記憶部を備えている。カメラシステム制御部５により、メモリ８の記憶部へ画像データの出力を行うとともに、表示部１０にユーザーに提示する像を表示する。

カメラシステム制御部５は撮像の際のタイミング信号などを生成して出力する。外部操作に応じて撮像系、画像処理系、記録再生系をそれぞれ制御する。例えば、シャッターレリーズボタン（不図示）の押下をカメラシステム制御部５が検出して、撮像素子ユニット６内の撮像素子の駆動、画像処理部７の動作、圧縮処理などを制御する。さらに情報表示を行う表示部１０の各セグメントの状態を制御する。また、背面表示部１０ａはタッチパネルを有し、表示部１０とカメラ側操作部９の役割を兼ねていてもよい。

次に、撮影光学系の調整動作について説明する。カメラシステム制御部５には画像処理部７が接続されており、撮像素子ユニット６に設けられた撮像素子からの信号および、カメラ側操作部９による撮影者の操作に基づいて適切な焦点位置、絞り位置を求める。カメラシステム制御部５は、電気接点１４を介してレンズシステム制御部１５に指令を出し、レンズシステム制御部１５は焦点距離変更部２２および不図示の絞り駆動部を適切に制御する。さらに、像振れ補正を行うモードにおいては、カメラ側振れ検出部１２およびレンズ側振れ検出部１７から得られた信号とレンズ位置検出部２０および撮像素子位置検出部２１の検出情報に基づいて、カメラ側振れ補正駆動部１３およびレンズ側振れ補正駆動部１８を適切に制御する。撮像素子ユニット６および振れ補正ユニット１９は、例えばマグネットと平板コイルを有する駆動機構を備える。またレンズ位置検出部２０および撮像素子位置検出部２１は、例えばマグネットとホール素子を備える。

具体的な像振れ補正の制御方法としては、まずカメラシステム制御部５および、レンズシステム制御部１５がそれぞれ、カメラ側振れ検出部１２およびレンズ側振れ検出部１７によって検出された振れ信号を受信する。その結果に基づいて、像振れを補正するための、撮像素子ユニット６および振れ補正ユニット１９の駆動量を算出する。その後、算出された駆動量をカメラ側振れ補正駆動部１３およびレンズ側振れ補正駆動部１８へ指令値として送出し、レンズ位置検出部２０および撮像素子位置検出部２１で検出した位置が指令値に追従するようにフィードバック制御を行う。これにより、それぞれ撮像素子ユニット６および振れ補正ユニット１９を駆動する。

なお、前述したように、カメラ側操作部９へのユーザー操作に応じて、カメラ本体１の各部の動作を制御することにより、静止画および動画の撮影が可能である。

次に、図２を用いて従来の手法による振れ補正制御の課題について説明する。図２（ａ）は従来のカメラシステム制御部５Ａ、レンズシステム制御部１５Ａの構成を示すブロック図、図２（ｂ）は従来の手法により算出した振れ補正目標信号波形の一例を示す図である。

図２（ａ）において、従来のレンズシステム制御部１５Ａは、振れ補正目標生成部３０１、ローパスフィルタ３０７と加算器３０３とから構成される周波数分離部３０２、加算器３０４、レンズ側サーボ制御器３０５を有する。また、従来のカメラシステム制御部５Ａは、加算器３０８、カメラ側サーボ制御器３０９を有する。

以上のように構成される従来の振れ補正制御システムにおける振れ補正処理について説明する。なお、以下の説明では、レンズ側およびカメラ側にある振れ検出部１７，１２のうちレンズ側にあるレンズ側振れ検出部１７により検出された振れ信号に基づき、レンズ側振れ補正駆動部１８およびカメラ側振れ補正駆動部１３を制御するものとする。この場合、レンズ側振れ検出部１７により検出された振れ信号情報をカメラ側へ送信する必要があるため、交換レンズ側を送信側（センダー）、カメラ側を受信側（レシーバ）として電気接点１４を介して通信による情報の受け渡しを行う。

レンズシステム制御部１５Ａは、レンズ側振れ検出部１７から振れ信号を取得し、振れ補正目標生成部３０１により振れ補正信号を生成する。周波数分離部３０２は、振れ補正信号からローパスフィルタ３０７により低周波振れ補正信号を抽出し、また加算器３０３により振れ補正信号から低周波振れ補正信号を減算することで高周波振れ補正信号を生成する。レンズ側サーボ制御器３０５は高周波振れ補正信号からレンズ位置検出部２０による位置情報を加算器３０４により減算した信号に基づき、レンズ側振れ補正駆動部１８を動作させる駆動信号を生成する。このようにして、レンズ側振れ検出部１７で検出された振れのうち高周波の振れを、レンズ側振れ補正駆動部１８により補正する。なおレンズ側サーボ制御器３０５は、公知のＰＩＤ制御器のようなフィードバック制御器で構成できる。

一方、レンズシステム制御部１５Ａにより抽出された低周波振れ補正信号は、電気接点１４を介したレンズユニット２側とカメラ本体１側間の通信を用いて、カメラシステム制御部５Ａへ送信される。カメラシステム制御部５Ａは、レンズユニット２側からの低周波振れ補正信号から撮像素子位置検出部２１による位置情報を加算器３０８により減算した信号に基づき、カメラ側サーボ制御器３０９によりカメラ側振れ補正駆動部１３を動作させる信号を生成する。このようにして、レンズ側振れ検出部１７で検出された振れのうち低周波の振れを、カメラ側振れ補正駆動部１３により補正する。なお、カメラ側サーボ制御器３０９は、公知のＰＩＤ制御器のようなフィードバック制御器で構成できる。以上のようにして、検出された振れにおける高周波成分に基づいてレンズ側振れ補正駆動部１８を駆動し、低周波成分に基づいてカメラ側振れ補正駆動部１３を駆動する。このように振れ補正をカメラとレンズで分担させることで補正範囲を広げることができる。

図２（ｂ）は、周波数に分離する前の入力振れ信号（実線）、従来の手法によるカメラ側の振れ補正量である低周波振れ信号（点線）、従来の手法によるレンズ側の振れ補正量である高周波振れ信号（細点線）の波形を示す図である。この例は以下の条件を想定している。

入力振れ信号：０．１Ｈｚ（振幅：２．０度）の振れと５Ｈｚ（振幅：０．５度）の振れが重畳した振れ
ローパスフィルタ３０７のカットオフ周波数：０．５Ｈｚ
振れ補正ユニット１９の駆動ストローク：１．５度
撮像素子ユニット６の駆動ストローク：１．５度
この従来例において、入力振れ最大振幅は±２．０度であり、上記の２つの振れ補正手段の駆動ストロークの合計は±３．０度であるため、単純に入力振れを２つの振れ補正手段で半分ずつ分担する場合にはまかなえる範囲である。しかし、従来の手法により周波数を分離した場合の低周波振れ信号（点線）は撮像素子ユニット６の最大ストロークである±１．５度を超えている。そのため、図２（ｂ）に符号Ｓで示す点線の低周波振れ信号の平坦部のように、メカ的なストローク端に突き当たり振れ補正ができていないことがわかる。一方、高周波振れ信号（細点線）を分担する振れ補正ユニット１９はおよそ±１．０度以下しか駆動されておらず、駆動ストロークを使い切れていない。以上のように、従来の手法では単純な周波数分離によりそれぞれの補正手段の駆動量を生成しているため、それぞれの補正可能なストロークを最大限使い切れておらず、その結果振れ補正の性能が低下してしまう場合がある。

次に、図３を参照して、本発明の第１の実施形態における振れ補正制御について説明する。図３（ａ）は本実施形態のカメラシステム制御部５、レンズシステム制御部１５の構成を示すブロック図、図３（ｂ）は本実施形態の手法により算出した振れ補正目標信号波形の一例を示す図である。

図３（ａ）において、レンズシステム制御部１５は、振れ補正目標生成部３０１、カットオフ周波数（基準周波数）が可変なローパスフィルタ４０２とゲインが可変な振幅分割ゲイン４０３と加算器３０３とから構成される周波数・振幅分離部、レンズ側サーボ制御器３０５を備える。また、カメラシステム制御部５は、加算器３０８、カメラ側サーボ制御器３０９を有する。

次に、上記のように構成される本実施形態のカメラシステムにおける振れ補正制御の動作について図４、図５のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明では、レンズユニット２側およびカメラ本体１側にある振れ検出部１７，１２のうち、レンズ側にあるレンズ側振れ検出部１７により検出された振れ信号に基づき、レンズ側振れ補正駆動部１８およびカメラ側振れ補正駆動部１３を駆動するものとする。この場合、レンズ側振れ検出部１７により検出された振れ信号情報をカメラ本体１側へ送信する必要があるため、レンズユニット２側を送信側（センダー）、カメラ本体１側を受信側（レシーバ）として電気接点１４を介して通信による情報の受け渡しを行う。

図４は、レンズユニットにおける振れ補正のシークエンスである。図４においては、ステップＳ２以降の処理が一定の周期で繰り返し実行される。ステップＳ１は動作の開始を示すステップであり、カメラ本体１の電源投入の通知などを意味する。

ステップＳ２では、電源のＯＦＦを監視し、カメラ側操作部９により電源ＯＦＦの操作がなされた場合はステップＳ１７に進み動作を停止する。また電源がＯＦＦされなければ、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、像振れ補正機能（ＩＳ：Image Stabilization）のＯＦＦを検知する。操作部９により像振れ補正機能のＯＦＦが設定されるとステップＳ１７に進み、動作を停止し、像振れ補正機能がＯＦＦされなければ、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、レンズ側振れ検出部１７によりカメラの振れ量を取得する。振れ量を取得すると、ステップＳ５において、振れ補正目標生成部３０１により振れ補正目標値を算出する。

ステップＳ６では、後述する条件によって可変なローパスフィルタ４０２のカットオフ周波数を取得し、ステップＳ７では、振幅分割ゲイン４０３の分割ゲインを取得する。

ステップＳ８では、周波数・振幅分離部４０１において、振れ補正目標値（補正情報）からローパスフィルタ４０２により低周波振れ補正信号を抽出する。また、ステップＳ９では、振幅分割ゲイン４０３により低周波振れ補正信号にステップＳ７で取得した分割ゲインを積算することで、低周波振れ補正信号から一定の振幅割合の低周波振れ補正信号である、第１の振れ補正信号を算出する。

ステップＳ１０では、加算器３０３により振れ補正目標値からステップＳ９で算出した第１の振れ補正信号を減算することで、残りの振幅割合の低周波振れと高周波振れが合算された第２の振れ補正信号を生成する。ステップＳ１１では、予め決められた所定のレンズ通信周期のタイミングであるか否かを監視し、通信タイミングである場合にはステップＳ１２に進み、そうでない場合はステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１２では、ステップＳ９で算出された低周波振れ補正信号である第１の振れ補正信号を電気接点１４を介して通信によりカメラ本体１へ送信する。ステップＳ１３では、レンズ位置検出部２０によりレンズ位置を取得する。ステップＳ１４では、ステップＳ１０において算出した第２の振れ補正信号からレンズ位置情報を加算器３０４により減算した信号を算出する。ステップＳ１５では、ステップＳ１４で算出した信号に基づき、レンズ側サーボ制御器３０５でレンズ側振れ補正駆動部１８を駆動させるための駆動信号を生成する。ステップＳ１６では、レンズ側振れ補正駆動部１８により振れ補正ユニット１９を駆動する。

このようにしてレンズ側振れ検出部１７で検出された振れのうち高周波の振れと低周波の振れのうちのある比率の振れを、レンズユニット２側の振れ補正ユニット１９で補正する。

一方、カメラ本体１側はレンズユニット２側と並行して一定周期で図５のステップＳ２１からステップＳ３０を実行する。ステップＳ２１は動作の開始を示すステップであり、カメラ本体１の電源投入などを意味する。

次に、ステップＳ２２では、電源ＯＦＦを監視し、操作部９により電源ＯＦＦの操作がなされた場合はステップＳ３０に進み動作を停止する。また電源がＯＦＦされなければ、ステップＳ２３へ進む。

ステップＳ２３では、振れ補正機能のＯＦＦを検知する。操作部９により振れ補正機能のＯＦＦが設定されるとステップＳ３０に進み動作を停止し、振れ補正機能がＯＦＦされなければ、ステップＳ２４へ進む。

ステップＳ２４では、レンズ通信周期タイミングを検出する。カメラ本体１とレンズユニット２間の通信は、例えば１６．６ｍｓｅｃ（約６０Ｈｚ）ごとなどの所定の周期で実行される。通信周期は早ければ早いほど、カメラ本体１からレンズユニット２へ送信される振れ情報の時間遅れを軽減することができるが、通信により演算処理負荷などが大きくなるためこれらを考慮して決定する。

ステップＳ２４においてレンズ通信周期タイミングである場合、ステップＳ２５へ進み、レンズユニット２側から送信された低周波振れ補正信号である第１の振れ補正信号が取得される。また、レンズ通信周期タイミングでない場合は、低周波振れ補正信号は前回の通信で得た値を保持し、ステップＳ２６へ進む。

ステップＳ２６では、撮像素子位置検出部２１により撮像素子の位置を取得する。ステップＳ２７では、ステップＳ２５で取得した低周波振れ補正信号からステップＳ２６で取得した撮像素子の位置情報を加算器３０８により減算する。ステップＳ２８では、ステップＳ２７で得られた信号に基づき、カメラ側サーボ制御器３０９においてカメラ側振れ補正駆動部１３を駆動させるための駆動信号を生成する。ステップＳ２９では、カメラ側振れ補正駆動部１３により撮像素子ユニット６を駆動して、撮像素子を光軸４に垂直な面内で移動させる。このようにして、レンズ側振れ検出部１７で検出された振れのうちの低周波のある比率の振れを補正する。

次に、本実施形態の効果について、図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ｂ）は本実施形態の手法により算出した振れ補正目標信号波形の一例を示す図である。図３（ｂ）において、実線は本実施形態の手法により算出した周波数および振幅分離する前の入力振れ信号を示し、点線はカメラ本体１側の振れ補正量の波形を示し、細点線はレンズユニット２側の振れ補正量（細点線）の波形を示す。この例は、図２（ｂ）と同じ条件を想定している。

従来の手法によると、単純な周波数分離によりレンズユニット２側とカメラ本体１側のそれぞれの補正手段の駆動量を生成しているため、それぞれのストロークを最大限使い切れておらず、その結果振れ補正の性能が低下してしまう問題があった。本実施形態では、従来のように振れを周波数分離した後、さらに撮像素子ユニット６の最大ストロークで賄いきれない低周波成分のうちの所定量を、駆動ストロークに余裕のある高周波振れ信号（細点線）を分担する振れ補正ユニット１９に割り当てる。これにより、それぞれの補正手段のストロークを最大限使うことができ、メカ的なストローク端への突き当りを防止することで振れ補正性能を向上させることが可能となる。

検出された振れにおける高周波成分および低周波成分のうち所定割合の振れに基づいてレンズ側振れ補正駆動部１８を駆動し、低周波成分のうち残りの所定割合の振れに基づいてカメラ側振れ補正駆動部１３を駆動する。このように振れ補正を周波数と振幅によってカメラ本体１とレンズユニット２で分担させることで、補正範囲を広げることが可能となる。

次にステップＳ６における周波数分離のためのローパスフィルタ４０２のカットオフ周波数の設定およびステップＳ７における振幅分割ゲイン４０３の設定について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態の周波数・振幅分割部４０１のローパスフィルタおよび振幅分割部の設定と撮影条件の関係を表す図である。それぞれの条件における設定について順に説明する。

＜レンズ通信周期とローパスフィルタ４０２のカットオフ周波数の関係＞
本実施形態では、レンズ通信周期に基づいてカットオフ周波数を取得する。

図６（ａ）では、横軸がレンズ通信の周期を表し、縦軸がローパスフィルタ４０２のカットオフ周波数を表す。本実施形態では、レンズ通信周期が速く（短く）なるにつれて周波数分割のためのローパスフィルタ４０２のカットオフ周波数を高くする。これは、レンズ通信周期が速い場合は、レンズユニット２からカメラ本体１へ振れ補正量を送信する際の通信に伴う時間遅れが小さくなり、カメラ本体１側へより高周波な振れ信号を分担させても通信遅れに伴う高周波成分への位相遅れの影響が緩和されるためである。これは、単純な振幅分割のみの構成に近づけることを意味し、検出された振れに含まれる周波数成分によらず、ストロークをより効率的に振り分けることができるようになるメリットがある。なお、図６（ａ）ではカットオフ周波数とレンズ通信の周期とが比例関係にある例を示したが、レンズ通信の周期が速い場合にカットオフ周波数が高くなればよく、例えば、レンズ通信の周期が速くなるとカットオフ周波数が段階的に高くなるような形態でもよい。

＜レンズ側への低周波成分割り当て量とローパスフィルタ４０２のカットオフの関係＞
本実施形態では、ステップＳ６で取得されたカットオフ周波数に基づいて分割ゲインを取得する。 図６（ｂ）では、横軸がローパスフィルタ４０２のカットオフ周波数を表し、縦軸がレンズ側への低周波成分の割り当て量を表している。本実施形態では、ローパスフィルタ４０２のカットオフ周波数が高くなるにつれて振幅分割ゲイン４０３によるローパスフィルタ４０２で分離した低周波のうち交換レンズ側で分担する低周波割り当て量を大きくする。これは、ローパスフィルタ４０２のカットオフ周波数を高くすることで、高周波側を分担する補正手段側（本実施形態ではレンズユニット２側）の駆動ストロークの余裕分が大きくなるためである。つまり、それぞれの駆動ストロークを効率よく活用するために、カットオフ周波数を高くすることによりストロークに余裕のできた側（レンズユニット２側）に低周波成分を多く割り当てるようにする。交換レンズ側で分担する低周波割り当て量を大きくするためには、第１の振れ補正量を算出する際に用いる分割ゲインを小さくすればよい。

なお、図６（ｂ）では、カットオフ周波数と割り当て量とが比例関係にある例を示したが、カットオフ周波数が高い場合に割り当て量が大きくなればよく、例えば、カットオフ周波数が高くなると割り当て量が段階的に大きくなるような形態でもよい。

＜焦点距離とカメラ本体側への低周波成分割り当て量の関係＞
本実施形態の別の例では、焦点距離に基づいて分割ゲインを取得する。

図６（ｃ）では、横軸が焦点距離を表し、縦軸がカメラ本体１側への周波数分離後の低周波成分割り当て量を表している。本実施形態では、焦点距離変更部２２から取得される焦点距離が短くなるにつれて、カメラ本体１側への周波数分離後の低周波のストローク割り当て量を大きくする。これは一般的に、焦点距離が短い方が長い場合に比べて、撮像素子ユニット６のストロークに対する補正角が大きくなるため、撮像素子ユニット６の駆動ストロークをより効率的に活用できるようにするためである。

なお、図６（ｃ）では、焦点距離と割り当て量とが比例関係にある例を示したが、焦点距離が短い場合に割り当て量が大きくなればよく、例えば、焦点距離が短くなる割り当て量が段階的に大きくなるような形態でもよい。

また、分割ゲインを焦点距離とカットオフ周波数との両方に基づいて取得してもよい。この場合、ローパスフィルタカットオフ周波数が低く、且つ、焦点距離が短い場合よりも、カットオフ周波数が高く、且つ焦点距離が短い場合の方がカメラ本体１側への周波数分離後の低周波ストローク割り当て量が小さく、カットオフ周波数が低く、且つ、焦点距離が長い場合の方が更に割り当て量が小さく、カットオフ周波数が高く、且つ、焦点距離が長い場合のほうが、更に割り当て量が小さければよい。

以上説明した様に、本実施形態によれば、レンズ側振れ補正駆動部１８並びに撮像素子振れ補正部１３に対して、通信周期、周波数、焦点距離等に応じて補正量を振り分けることにより、両者の補正ストロークを効率的に用いることが可能となる。

なお、本実施形態では、レンズユニット２が送信側であり、レンズユニット２の振れ検出部１７の検出結果を用いてレンズユニットが第１及び第２の振れ補正信号を取得する形態について説明をしたが、カメラ本体１が送信側となってもよい。その場合、カメラ側振れ検出部１２の検出結果を用いて、カメラシステム制御部５が第１及び第１の振れ補正信号を取得する。第１及び第１の振れ補正信号取得方法についてはレンズシステム制御部１５で取得する方法と同様であり、図４のステップＳ１３～Ｓ１６と図５のステップＳ２６～Ｓ２９とを入れ替えたフローに従って振れを補正することができる。また、本実施形態では、レンズ側振れ検出部１７の検出結果を用いて、振れ補正目標生成部３０１により一度、振れ補正の対象となる周波数帯域全体に対応する目標値を生成した後、カットオフ周波数と分離ゲインとを用いて周波数分割及び振幅分割を行う形態について説明した。しかしながら、振れ補正の対象となる周波数帯域全体に対応する目標値を生成することなく、第１及び第２の振れ補正信号を取得してもよい。例えば、振れ検出部の検出結果を低周波数帯域と高周波数帯域とに分離し、分離した検出結果のそれぞれから目標値に対応する低周波振れ補正信号と高周波振れ補正信号とを生成してもよい。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、レンズ側振れ検出部１７の情報を用いてレンズ側振れ補正駆動部１８およびカメラ側振れ補正駆動部１３を用いて振れ補正を行っていた。これに対し、本実施形態では、レンズ側振れ検出部１７およびカメラ側振れ検出部１２の両方の振れ情報を用いてレンズ側振れ補正駆動部１８およびカメラ側振れ補正駆動部１３を用いて振れ補正を行う。その他の点は、第１の実施形態と同様である。そのため、第１の実施形態と異なる構成及び処理部分についてのみ説明し、重複する部分の説明は省略する。

図７は、第２の実施形態におけるレンズシステム制御部７１５、カメラシステム制御部７０５の構成を示すブロック図である。

図７において、レンズシステム制御部７１５は、レンズ側目標生成部５０１、レンズ側ローパスフィルタ５０３、レンズ側振幅分割ゲイン５０４、加算器５０７、加算器３０４、レンズ側サーボ制御器３０５を備える。また、カメラシステム制御部７０５は、カメラ側目標生成部５０２、カメラ側ロ－パスフィルタ５０５、カメラ側振幅分割ゲイン５０６、加算器３０８、カメラ側サーボ制御器３０９を備える。レンズ側ローパスフィルタ５０３、レンズ側振幅分割ゲイン５０４、加算器５０７、カメラ側ロ－パスフィルタ５０５、カメラ側振幅分割ゲイン５０６を合わせて、周波数・振幅分離部４０１が構成される。

次に、上記のように構成されるカメラシステムにおける振れ補正制御の動作について図８のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明では、レンズユニット２側およびカメラ本体１側にある振れ検出部１７，１２の両方の振れ情報に基づき、レンズ側振れ補正駆動部１８およびカメラ側振れ補正駆動部１３を駆動するものとする。その他は第１の実施形態と共通する部分が多いため、図４、図５と異なる部分についてのみ説明する。なお、レンズ側ローパスフィルタ５０３のカットオフ周波数の情報及び、レンズ側振幅分割ゲイン５０４の設定情報（特性情報）をカメラ本体１側へ送信する必要がある。そのため、レンズユニット２側を送信側（センダー）、カメラ本体１側を受信側（レシーバ）として電気接点１４を介して通信による情報の受け渡しを行う。図８においては、ステップＳ２以降の処理が一定の周期で繰り返し実行される。

ステップＳ７１では、レンズ側振れ検出部１７によりカメラの振れ量を取得する。振れ量を取得すると、ステップＳ５において、レンズ側目標生成部５０１により振れ補正目標値を算出する。

ステップＳ６、Ｓ７におけるレンズ側ローパスフィルタ５０３のカットオフ周波数の取得、レンズ側振幅分割ゲイン５０４の分割ゲインの取得は、第１の実施形態と同様の方法で行われる。

ステップＳ８では、振れ補正目標値からレンズ側ローパスフィルタ５０３により低周波振れ補正信号を抽出する。また、ステップＳ９では、レンズ側振幅分割ゲイン５０４により低周波振れ補正信号に所定のゲインを積算することで、低周波振れ補正信号から一定の振幅割合の低周波振れ補正信号を算出する。

ステップＳ１０では、加算器５０７により振れ補正信号から一定の振幅割合の低周波振れ補正信号を減算することで所定の振幅割合の低周波振れと高周波振れが合算された高周波振れ補正信号を生成する。

ステップＳ１１では、所定のタイミングで発生するレンズ通信の有無を監視し、通信タイミングである場合にはステップＳ７２に進み、そうでない場合はステップＳ１３へ進む。レンズ通信は第１の実施形態とは異なり、所定の周期で発生するものではなく、非同期に情報の受け渡しが必要となったタイミングで行われる。

ステップＳ７２では、レンズ側ローパスフィルタ５０３及び、レンズ側振幅分割ゲイン５０４の情報（特性情報）を電気接点１４を介して通信によりカメラ本体１側へ送信する。これは、第１の実施形態と同様に、焦点距離情報、分割周波数情報に応じて設定されるレンズ側およびカメラ側のローパスフィルタカットオフ周波数と振幅分割ゲインの特性をレンズ、カメラの双方で合わせておく必要があるためである。この処理により、後述するカメラ本体１側の振れ補正量とレンズユニット２側の補正量の分担割合が適切に設定される。

次に、図９を参照して、カメラ本体１側の処理について説明する。テップＳ８３では、カメラ側振れ検出部１２によりカメラの振れ量を取得する。振れ量を取得すると、ステップ８４において、カメラ側目標生成部５０２により振れ補正目標値を算出する。

ステップＳ２４では、所定のタイミングで発生するレンズ通信の有無を監視し、通信タイミングである場合にはステップＳ８５に進み、そうでない場合はステップＳ８６へ進む。

ステップＳ８５では、レンズユニット２側から送信されるレンズ側のローパスフィルタカットオフ周波数と振幅分割ゲインを受信し、カメラ側ローパスフィルタ５０５及びカメラ側振幅分割ゲイン５０６に設定する。

ステップＳ８６では、カメラ側ローパスフィルタ５０５により低周波振れ補正信号を抽出する。ステップＳ８７では、カメラ側振幅分割ゲイン５０６において低周波振れ補正信号に所定のゲインを積算することで、低周波振れ補正信号から一定の振幅割合の低周波振れ補正信号を算出する。以上のようにして算出された低周波振れ補正信号に基づき、カメラ側振れ補正駆動部１３を駆動し、振れ補正が実施される。

以上のようにして、レンズ側の振れ検出部１７により検出された振れにおける高周波成分および低周波成分のうち所定割合の振れに基づいてレンズ側振れ補正駆動部１８を駆動する。また、カメラ側の振れ検出部１２により検出された振れにおける低周波成分のうち所定割合の振れに基づいてカメラ側振れ補正駆動部１３を駆動する。このようにレンズ側及びカメラ側のそれぞれの振れ検出部の信号に基づいてそれぞれの補正手段を駆動して振れ補正を行うと、カメラ本体とレンズユニット間の通信の頻度を低減することができる。また、高速な通信も必要ないことから、カメラ本体側、レンズユニット側の補正手段による補正範囲の拡大を容易に実現することができる。尚、本実施形態では、レンズユニット２が送信側であり、レンズユニット２の振れ検出部１７の検出結果を用いてレンズユニットが第１及び第２の振れ補正信号を取得する形態について説明をしたが、第１の実施形態と同様にカメラ本体１が送信側となってもよい。

（第３の実施形態）
以下、図１０を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態も第１の実施形態と共通する部分が多いため、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１０において、第３の実施形態におけるレンズユニットは、第１の実施形態における第１の振れ補正ユニット１９とそれを駆動する第１のレンズ側振れ補正駆動部１８に加えて、撮影光学系３内に配置されるレンズである第２の振れ補正ユニット１９Ａを有する。第２の振れ補正ユニット１９Ａは、第２のレンズサーボ制御器８０２が第２のレンズ側振れ補正駆動部１８Ａを制御することにより駆動される。第２のレンズ振れ補正ユニット１９Ａの位置は、第２のレンズ位置検出部２０Ａにより検出される。

第１及び第２の実施形態では、レンズユニット２にレンズ側振れ補正駆動部１８を有し、カメラ本体１にカメラ側振れ補正駆動部１３を有していた。そして、レンズユニット２とカメラ本体１の間で通信を介して情報をやり取りすることで、それぞれの補正手段を連携させて駆動し、補正範囲を拡大していた。これに対し、本実施形態は、カメラ本体、レンズユニットのいずれかに複数の振れ補正手段を有する場合の例である。本実施形態では、複数のレンズ側振れ補正駆動部１８，１８Ａに適用した場合を図示している。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は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における１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１：カメラ本体、２：レンズユニット、３：撮影光学系、５：カメラシステム制御部、６：撮像素子ユニット、１２：カメラ側振れ検出部、１３：カメラ側振れ補正駆動部、１５：レンズシステム制御部、１７：レンズ側振れ検出部、１８：レンズ振れ補正駆動部、１９：振れ補正ユニット

Claims (18)

1. 撮像装置の像振れを補正する像振れ補正装置であって、
   像振れを検出する振れ検出手段と、
   前記振れ検出手段の検出結果に対応する振れ信号に基づいて第１の振れ補正信号と第２の振れ補正信号とを生成する生成手段と、
   前記第１の振れ補正信号に基づいて前記像振れを補正する第１の振れ補正手段と、
   前記第２の振れ補正信号に基づいて前記像振れを補正する第２の振れ補正手段と、を制御する振れ補正制御手段と、を備え、
   前記生成手段は、
   前記振れ信号に含まれる第１の周波数帯域の信号の振幅の大きさを変更し、前記第１の振れ補正信号が前記第１の周波数帯域の信号の振幅の一部を含むように前記第１の振れ補正信号を生成し、
   前記振れ信号に含まれる前記第１の周波数帯域の信号の残りの振幅の部分と、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域の信号とに基づいて前記第２の振れ補正信号を生成することを特徴とする像振れ補正装置。
2. 前記第２の周波数帯域は、前記第１の周波数帯域よりも高い周波数帯域であることを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
3. 前記生成手段は、前記第１の周波数帯域の信号に係数をかけることで前記振幅を変更し、
   前記係数と前記第１の周波数帯域の信号と前記第２の周波数帯域の信号とに基づいて前記第２の振れ補正信号を生成することを特徴とする請求項２に記載の像振れ補正装置。
4. 前記生成手段は、
   前記振れ信号を基準周波数に基づいて前記第１の周波数帯域の信号と前記第２の周波数帯域の信号とに分離し、
   前記撮像装置への前記第１の振れ補正信号の送信の頻度が第１のとき、前記第１のときよりも前記頻度が低い第２のときよりも、前記基準周波数を高くす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。
5. 前記生成手段は、
   前記振れ信号を基準周波数に基づいて前記第１の周波数帯域の信号と前記第２の周波数帯域の信号とに分離し、
   前記基準周波数が第１の周波数のとき、前記基準周波数が前記第１の周波数よりも低い第２の周波数のときよりも、前記第１の振れ補正信号への前記振れ信号に含まれる前記第１の周波数帯域の信号の振幅の割り当てを小さくす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。
6. 前記生成手段は、前記撮像装置の焦点距離が第１の距離のとき、前記焦点距離が前記第１の距離よりも長い第２の距離のときよりも、前記第１の振れ補正信号への前記振れ信号に含まれる前記第１の周波数帯域の信号の振幅の割り当てを大きくすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
7. 前記第１の振れ補正手段は、前記撮像装置に配置された撮像素子を光軸に垂直な平面上で移動させる機構を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
8. 前記第２の振れ補正手段は、撮影光学系を構成するレンズの少なくとも一部を光軸に垂直な平面上で移動させる機構を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
9. 撮影光学系を有するレンズユニットと、該レンズユニットが着脱可能に装着される撮像装置とを備える撮像システムであって、
   前記撮像システムの振れを検出する少なくとも１つの振れ検出手段と、
   前記少なくとも１つの振れ検出手段による検出結果に対応する振れ信号に基づいて第１の振れ補正信号と第２の振れ補正信号とを生成する生成手段と、
   前記生成手段により生成された第１の振れ補正信号に基づいて画像の振れを補正する第１の振れ補正手段と、
   前記生成手段により生成された前記第２の振れ補正信号に基づいて画像の振れを補正する第２の振れ補正手段と、を備え、
   前記生成手段は、
   前記振れ信号に含まれる第１の周波数帯域の信号の振幅の大きさを変更し、前記第１の振れ補正信号が前記第１の周波数帯域の信号の振幅の一部を含むように前記第１の振れ補正信号を生成し、
   前記振れ信号に含まれる前記第１の周波数帯域の信号の残りの振幅の部分と、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域の信号とに基づいて前記第２の振れ補正信号を生成することを特徴とする撮像システム。
10. 前記第１の振れ補正手段は前記撮像装置に配置され、前記第２の振れ補正手段は前記レンズユニットに配置されていることを特徴とする請求項９に記載の撮像システム。
11. 前記第２の振れ補正手段は前記撮像装置に配置され、前記第１の振れ補正手段は前記レンズユニットに配置されていることを特徴とする請求項９に記載の撮像システム。
12. 前記振れ検出手段として、前記撮像装置に配置された第１の振れ検出手段と、前記レンズユニットに配置された第２の振れ検出手段とを含むことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の撮像システム。
13. 前記第１の振れ補正手段と前記第２の振れ補正手段の一方は前記撮像装置に配置され、もう一方は前記レンズユニットに配置され、
    前記振れ検出手段は、前記撮像装置に配置された振れ検出手段と、前記レンズユニットに配置された振れ検出手段とを含み、
    前記生成手段は、前記第１の振れ補正手段と前記第２の振れ補正手段とのうち、前記撮像装置に配置されている方の振れ補正手段の制御に用いる第１又は第２の振れ補正信号を、前記撮像装置に配置された振れ検出手段により検出された振れ信号に基づいて生成し、
    前記第１の振れ補正手段と前記第２の振れ補正手段とのうち、前記レンズユニットに配置されている方の振れ補正手段の制御に用いる第１又は第２の振れ補正信号を、前記レンズユニットに配置された振れ検出手段により検出された振れ信号に基づいて生成することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の撮像システム。
14. 前記第１及び第２の振れ補正手段は、ともに前記レンズユニットに配置されていることを特徴とする請求項９に記載の撮像システム。
15. 前記第１の振れ補正手段は、前記撮影光学系を構成する一部のレンズを光軸に垂直な平面上で移動させる機構を備え、前記第２の振れ補正手段は、前記撮影光学系を構成する他の一部のレンズを光軸に垂直な平面上で移動させる機構を備えることを特徴とする請求項１４に記載の撮像システム。
16. 像振れ補正装置を制御する方法であって、
    振れを検出する振れ検出工程と、
    前記振れ検出工程における検出結果に対応する振れ信号に基づいて第１の振れ補正信号と第２の振れ補正信号とを生成する生成工程と、
    前記生成工程において生成された前記第１の振れ補正信号と前記第２の振れ補正信号とに基づく像振れの補正を制御する振れ補正制御工程と、を有し、
    前記生成工程において、
    前記振れ信号に含まれる第１の周波数帯域の信号の振幅の大きさを変更し、前記第１の振れ補正信号が前記第１の周波数帯域の信号の振幅の一部を含むように前記第１の振れ補正信号を生成し、
    前記振れ信号に含まれる前記第１の周波数帯域の信号の残りの振幅の部分と、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域の信号とに基づいて前記第２の振れ補正信号を生成することを特徴とする像振れ補正装置の制御方法。
17. 撮影光学系を有するレンズユニットと、該レンズユニットが着脱可能に装着される撮像装置とを備える撮像システムを制御する方法であって、
    前記撮像システムの振れを検出する少なくとも１つの振れ検出工程と、
    前記少なくとも１つの振れ検出工程による検出結果に対応する振れ信号に基づいて、第１の振れ補正信号と第２の振れ補正信号とを生成する生成工程と、
    前記生成工程において生成された第１の振れ補正信号に基づいて画像の振れを補正する第１の振れ補正工程と、
    前記生成工程において生成された第２の振れ補正信号に基づいて画像の振れを補正する第２の振れ補正工程と、を有し、
    前記生成工程において、
    前記振れ信号に含まれる第１の周波数帯域の信号の振幅の大きさを変更し、前記第１の振れ補正信号が前記第１の周波数帯域の信号の振幅の一部を含むように前記第１の振れ補正信号を生成し、
    前記振れ信号に含まれる前記第１の周波数帯域の信号の残りの振幅の部分と、前記第１の周波数帯域と異なる第２の周波数帯域の信号とに基づいて前記第２の振れ補正信号を生成することを特徴とする撮像システムの制御方法。
18. 請求項１６または１７に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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