JP7269119B2 - 像ブレ補正制御装置、カメラ本体、レンズユニット、像ブレ補正制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、像ブレ補正制御装置、カメラ本体、レンズユニット、像ブレ補正制御方法、及びプログラムに関する。

近年のデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置には、像ブレ補正機能が備えられているのが一般的である。像ブレ補正機能には、通常２つのタイプがある。１つは、主に像ブレ補正専用の補正レンズ（以下「像ブレ補正レンズ」と呼ぶ）を光軸に垂直な方向に移動させることにより像ブレ補正動作を実現するタイプである。もう１つは、撮像素子を光軸に垂直な方向に移動させることにより像ブレ補正動作を実現するタイプである。

これら２つの像ブレ補正機構を同時に駆動させることにより、いずれか一方の像ブレ補正機構だけの場合と比較して、補正範囲を広くすることができる。これにより、更なるスローシャッタスピードでの像ブレ補正動作が可能となり、像ブレ補正性能を高めることができる。

像ブレの原因となる撮像装置の振れを検知する方法として、角速度センサ（以下「ジャイロ」と呼ぶ）を用いる方法が知られている。ジャイロが検出した角速度を、次元を１つ上げた角度に変換することで、像ブレ補正機構の位置制御が可能になる。角速度の次元を１つ上げる方法としては、積分処理又はローパスフィルタ処理（ＬＰＦ処理）を用いる方法が知られている。

ジャイロの性能にもよるが、ジャイロが検出した角速度には、温度変動によるドリフトや低域のノイズ成分が含まれており、これらは定数成分に近い特性を有する。そのため、ＬＰＦ処理を、次元を１つ上げる方法としてではなく低域のノイズを除去する方法として用いて、その後、積分処理を行うことで、角速度を角度に変換する手法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１－１３８１６６号公報

仮に、ジャイロが検出した角速度に温度変動によるドリフトや低域のノイズが全く含まれていないとすると、積分処理はＬＰＦ処理と比較して誤差が小さい角度を算出することができる。従って、角速度を角度に変換するために積分処理を用いる場合、ＬＰＦ処理を用いる場合と比較して防振性能が向上する。

しかしながら、僅かでも温度変動によるドリフトや低域のノイズが角速度に含まれている状態で積分処理を行うと、実際の振れには含まれていない定数成分が重畳され続ける。その結果、像ブレ補正機構がメカニカルな限界（以下「補正限界」と呼ぶ）に突き当たることになる。特許文献１の技術に従って積分処理の前にＬＰＦ処理により温度変動によるドリフトや低域のノイズを除去しようとしても、これらを完全に除去することは困難である。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、像ブレ補正のために角速度から角度を生成するための処理を、積分処理とＬＰＦ処理との間で適切に切り替える技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、撮像装置の振れを角速度情報として取得する取得手段と、所定の条件が満たされる場合に、前記角速度情報の示す角速度に対してＬＰＦ処理を行うことにより前記振れの角度を生成し、前記所定の条件が満たされない場合に、前記角速度に対して積分処理を行うことにより前記振れの前記角度を生成する生成手段と、前記振れの前記角度に基づいて補正量を決定する決定手段と、を備えることを特徴とする像ブレ補正制御装置を提供する。

本発明によれば、像ブレ補正のために角速度から角度を生成するための処理を、積分処理とＬＰＦ処理との間で適切に切り替えることが可能となる。

なお、本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面及び以下の発明を実施するための形態における記載によって更に明らかになるものである。

カメラ本体１００及びレンズユニット１５０を含む撮像装置の構成を示すブロック図。 レンズ側防振制御部１２６による像ブレ補正制御系、及びカメラ側防振制御部１３３による像ブレ補正系の詳細な構成を示すブロック図。 ２つの像ブレ補正機構（像ブレ補正レンズ及び撮像素子）を併用する３種類の防振制御方式を示す図。 補正量を分割する２種類の分割方式（カメラ側及びレンズ側での像ブレ補正の分担に関する分担規則）の詳細を説明する模式図。 レンズ側振れ検出部１２５及びカメラ側振れ検出部１３１の検出波形と、積分及びＬＰＦの結果との関係を説明する模式図。 補正量の分割と補正量限界までの余裕との関係を説明する模式図。 カメラ本体１００による像ブレ補正処理のフローチャート。 図７のＳ１０６における積分・ＬＰＦ切り替え判定の詳細を示すフローチャート。 レンズユニット１５０による像ブレ補正処理のフローチャート。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、カメラ本体１００及びレンズユニット１５０を含む撮像装置の構成を示すブロック図である。カメラ本体１００及びレンズユニット１５０はいずれも像ブレ補正制御装置を含む。図１において、ズームレンズ１０１は光軸方向に移動して、被写体像を結像させる撮影光学系２００（撮影レンズ）の焦点距離を光学的に変化させ、撮影画角を変更する。像ブレ補正レンズ１０２は、光軸に垂直な方向に移動することにより、撮像装置の振れに起因する像ブレを光学的に補正する。なお、本発明及び本明細書において、光軸に垂直な方向に移動とは、光軸に垂直な方向への成分を含む移動であれば、厳密に垂直な方向への移動でなくてもよい。つまり、光軸方向をｚ軸とすると、ｘｙ平面上での位置が移動していればよい。フォーカスレンズ１０３は、光軸方向に移動することにより光学的にピント位置を調節する。絞り１０４とシャッタ１０５は開閉により光量を調節することができ、露出制御に使用される。

撮影光学系２００を通過した光は、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳセンサ（相補型金属酸化膜半導体）等を用いた撮像素子１０６により受光され、光信号から電気信号へと変換される。また、撮像素子１０６は、像ブレ補正レンズ１０２と同様に光軸に垂直な方向に移動することにより光学的に像ブレを補正する。

ＡＤコンバータ１０７は、撮像素子１０６から読み出された撮像信号に対してノイズ除去処理、ゲイン調整処理、ＡＤ変換処理を行う。ＴＧ１０８（タイミングジェネレータ）は、カメラ制御部１１５の指令に従い、撮像素子１０６の駆動タイミングとＡＤコンバータ１０７の出力タイミングを制御する。

画像処理回路１０９は、ＡＤコンバータ１０７からの出力に対して、画素補間処理や色変換処理等を施した後、処理された画像データを内部メモリ１１０に送る。表示部１１１は、内部メモリ１１０に保持されている画像データと共に、撮影情報などを表示する。

圧縮伸長処理部１１２は、内部メモリ１１０に保存されているデータに対して、画像フォーマットに応じて圧縮処理又は伸長処理を行う。記憶メモリ１１３は、パラメータなどの様々なデータを記憶する。操作部１１４は、ユーザが各種のメニュー操作、モード切り換え操作を行うためのユーザインタフェースである。

カメラ制御部１１５は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等の演算装置で構成され、操作部１１４によるユーザの操作に応じて内部メモリ１１０に記憶されている各種の制御プログラムを実行することによりカメラ本体１００の全体制御を行う。また、制御プログラムは、例えばズーム制御、像ブレ補正制御、自動露出制御、自動焦点調節制御、及び被写体の顔を検出する処理等を行うためのプログラムも含む。レンズ制御部１４２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等の演算装置で構成され、レンズユニット１５０が備える内部メモリ（不図示）に記憶されている各種の制御プログラムを実行することによりレンズユニット１５０の全体制御を行う。

なお、カメラ制御部１１５の内部に図示されている各ブロックの機能の少なくとも一部は、カメラ制御部１１５とは別の回路により実装されてもよい。同様に、レンズ制御部１４２の内部に図示されている各ブロックの機能の少なくとも一部は、レンズ制御部１４２とは別の回路により実装されてもよい。

カメラ側通信部１４０及びレンズ側通信部１２８は、カメラ本体１００とレンズユニット１５０との間で情報伝達を行うために使用される。

絞り駆動部１２０とシャッタ駆動部１３５は、絞り１０４とシャッタ１０５の駆動を行う。輝度信号検出部１３７は、撮像素子１０６から読み出されＡＤコンバータ１０７を通過した信号を、被写体及び場面の輝度として検出する。露出制御部１３６は、輝度信号検出部１３７により得られた輝度情報に基づいて露出値（絞り値、及びシャッタ速度）の演算を行い、その演算結果を絞り駆動部１２０とシャッタ駆動部１３５へ通達する。また、露出制御部１３６は、撮像素子１０６から読み出された撮像信号を増幅する制御も同時に行う。これにより、自動露出制御（ＡＥ制御）が行われる。

ズームレンズ駆動部１２４は、ズームレンズ１０１を駆動し画角の変更を行う。ズーム制御部１２７は、操作部１１４によるズーム操作指示に従いズームレンズ１０１の位置制御を行う。

フォーカスレンズ駆動部１２１は、フォーカスレンズ１０３の駆動を行う。評価値演算部１３８は、輝度信号検出部１３７により得られた輝度情報から特定周波数成分を抽出した後、それに基づいてコントラスト評価値を算出する。フォーカスレンズ制御部１３９は、フォーカスレンズ１０３を所定範囲にわたり所定駆動量で駆動する指令を行う。それと同時に、それぞれのフォーカスレンズ位置における評価値演算部１３８の演算結果である評価値を取得する。フォーカスレンズ制御部１３９は、コントラスト評価値の変化曲線が頂点となるフォーカスレンズ位置からコントラストＡＦ方式におけるデフォーカス量を算出し、フォーカスレンズ駆動部１２１へ通達する。フォーカスレンズ駆動部１２１によりフォーカスレンズ１０３をフォーカス位置へ駆動することで、撮像素子１０６面上において光束を合焦させる自動合焦制御（ＡＦ制御）が行われる。ここではコントラストＡＦ方式について述べたが、位相差ＡＦ方式であっても構わない。位相差ＡＦ方式については、任意の既知の技術により実現可能である。

カメラ側振れ検出部１３１は、カメラ本体１００に加わる振れ及び揺れの振動（以下、単に「振れ」とも言う）を検出する。カメラ本体１００側に配置されたカメラ側振れ検出部１３１とは別に、レンズユニット１５０側にもレンズユニット１５０に加わる振れを検出するレンズ側振れ検出部１２５が配置されている。一般的に、振れを検出するセンサとしてはジャイロセンサが用いられ、ジャイロセンサにより振れの角速度を検出する。

なお、撮像装置においてカメラ本体１００とレンズユニット１５０とは一体的に接続されているため、カメラ側振れ検出部１３１及びレンズ側振れ検出部１２５が検出した振れは、実質的に撮像装置の振れに相当する。従って、厳密な区別が必要でない限り、カメラ本体１００に加わる振れ及びレンズユニット１５０に加わる振れのいずれについても、単に「振れ」又は「撮像装置の振れ」と呼ぶ場合がある。但し、後述する通りカメラ側振れ検出部１３１とレンズ側振れ検出部１２５とは特性が相違するため、カメラ側振れ検出部１３１で検出される振れのデータとレンズ側振れ検出部１２５で検出される振れのデータとは必ずしも一致しない。

撮像素子駆動部１３０は、撮像素子１０６の駆動を行う。撮像素子位置検出部１３２は、光軸と垂直な方向に駆動可能な撮像素子１０６の位置を検出する。

カメラ側防振制御部１３３は、カメラ側振れ検出部１３１が検知した振れ量の情報（振れ情報）を取得し、取得した振れ情報に基づいて、振れを抑制する像ブレ補正量を算出し、撮像素子１０６を光軸と垂直な方向に駆動する制御を行う。

像ブレ補正レンズ駆動部１２２は、像ブレ補正レンズ１０２の駆動を行う。像ブレ補正レンズ位置検出部１２３は、像ブレ補正レンズ１０２の光軸と垂直な方向の位置を検出する。レンズ側防振制御部１２６は、レンズ側振れ検出部１２５が検知した振れ量に基づいて、振れを抑制する像ブレ補正量を算出し、像ブレ補正レンズ１０２を光軸と垂直な方向に駆動する制御を行う。

画像合成処理部１３４は、レンズ側防振制御部１２６により算出された像ブレ補正量に対して適切な係数を乗じることにより、画像間の像ズレ量に換算する。この像ズレ量に基づいて次画像の走査範囲を適切に制御することで、画像間に生じる像ブレを補正することができる。この制御を連続的に実行することにより、手ブレによる像劣化を抑制した電子防振制御を行うことができる。

図２は、レンズ側防振制御部１２６による像ブレ補正制御系、及びカメラ側防振制御部１３３による像ブレ補正系の詳細な構成を示すブロック図である。レンズ側ＨＰＦ１５２とカメラ側ＨＰＦ１６２は、それぞれレンズ側振れ検出部１２５とカメラ側振れ検出部１３１が検出した振れ周波数に含まれるオフセット成分を除去する。即ち、レンズ側ＨＰＦ１５２とカメラ側ＨＰＦ１６２は、高域成分の抽出を行う。なお、ＨＰＦはハイパスフィルタの略称である。

レンズ側積分・ＬＰＦ１５３とカメラ側積分・ＬＰＦ１６３は、積分処理又はＬＰＦ処理により振れ角速度の次元を１つ上げて振れ角度を生成する。なお、ＬＰＦはローパスフィルタの略称である。

レンズ側協調制御部１２９とカメラ側協調制御部１４１は、像ブレ補正レンズ１０２と撮像素子１０６の補正量比率、周波数帯域、補正範囲（これらを協調制御特性と呼ぶ）に基づいて、振れ補正量の演算を制御する。

レンズ側振れ補正量演算部１５４とカメラ側振れ補正量演算部１６４は、協調制御特性が反映された振れ角度に対してズーム倍率や被写体距離に関するゲインを乗じることにより、振れ補正量の演算を行う。補正量比率及び周波数帯域は変更可能である（詳細は後述）。

レンズ側ＰＩＤ制御部１５５とカメラ側ＰＩＤ制御部１６５は、像ブレ補正レンズ１０２と撮像素子１０６のそれぞれの補正量における目標位置と現在位置の偏差に対して、ＰＩＤ制御（比率制御、積分制御、微制御分）を行う。ＰＩＤ制御は一般的な技術であるため詳細は省略する。

レンズ側振れ判定部１５１は、レンズ側振れ検出部１２５が検出した振れの振幅と周波数に基づき、手ブレ、低速なパンニング操作、高速なパンニング操作、突発的な大きな振り回し等の状況を判定する。同様に、カメラ側振れ判定部１６１は、カメラ側振れ検出部１３１が検出した振れの振幅と周波数に基づき、手ブレ、低速なパンニング操作、高速なパンニング操作、突発的な大きな振り回し等の状況を判定する。レンズ側振れ判定部１５１とカメラ側振れ判定部１６１は、判定結果をそれぞれレンズ側切替部１５６とカメラ側切替部１６６に通知する。

レンズ側切替部１５６は、レンズ側積分・ＬＰＦ１５３の処理を、積分処理又はＬＰＦ処理に切り替える。カメラ側切替部１６６は、カメラ側積分・ＬＰＦ１６３の処理を、積分処理又はＬＰＦ処理に切り替える。

図３は、２つの像ブレ補正機構（像ブレ補正レンズ及び撮像素子）を併用する３種類の防振制御方式を示す図である。

最初に、半独立制御について説明する。半独立制御では、撮像素子の防振制御はカメラ側ジャイロを用いて行い、像ブレ補正レンズの防振制御はレンズ側ジャイロを用いて行う。但し、それぞれが検出した振れに対してそれぞれが補正量全部を用いて像ブレ補正を行うと、実際の振れに対して２倍の補正量で像ブレ補正が行われることになり、過補正となる。そのため、補正量をカメラ側とレンズ側とで分割する処理が行われる。

図４は、補正量を分割する２種類の分割方式（カメラ側及びレンズ側での像ブレ補正の分担に関する分担規則）の詳細を説明する模式図である。図４（ａ）は振幅分割を示している。分割前補正量波形と分割後補正量波形は、Ｘ軸が時間、Ｙ軸が補正量を表している。中央は分割器のブロック図である。

分割前補正量波形で表現されている補正量を所定比率α又は１－αで積算する。ここで、αは０以上１以下の値である。例としてαが０．５である場合は、図４（ａ）に示す分割後補正量波形のように、補正量が５０％ずつの比率で上下、即ち、それぞれカメラ側（カメラ本体１００側）とレンズ側（レンズユニット１５０側）に分割される。

図４（ｂ）は、周波数分割を示している。分割前補正量波形と分割後補正量波形は、Ｘ軸が時間、Ｙ軸が補正量を表している。中央は分割器のブロック図である。

分割前補正量波形で表現されている補正量を所定カットオフ周波数でフィルタ演算する。例としてカットオフ周波数ｆｃが３Ｈｚである場合は、図４（ｂ）に示す分割後補正量波形のように、補正量が約３Ｈｚを境に上の高域と下の低域、即ち、それぞれカメラ側とレンズ側とに分割される。

再び図３を参照して、カメラ主導制御について説明する。カメラ主導制御では、カメラ側ジャイロの出力値のみを用いて撮像素子と像ブレ補正レンズの防振制御を行う。そのため、図２においてレンズ側振れ検出部１２５から取得した振れデータに基づいてレンズ側ＨＰＦ１５２からレンズ側振れ補正量演算部１５４までの各部で行われる演算処理は、休止状態になる。一方、カメラ側振れ検出部１３１から取得した振れデータに基づいて、カメラ側ＨＰＦ１６２からカメラ側振れ補正量演算部１６４までの各部で行われる演算処理により補正量が算出される。この補正量は、カメラ側協調制御部１４１によりカメラ側の補正量とレンズ側の補正量とに分割され、レンズ側の補正量はカメラ側通信部１４０を介してレンズ側に伝達される。レンズ側では、カメラ側から伝達された補正量を用いて、レンズ側ＰＩＤ制御部１５５による防振制御が行われる。

カメラ主導制御においても、半独立制御の場合と同様に、補正量の分割は振幅分割又は周波数分割により行われる。

最後に、レンズ主導制御について説明する。レンズ主導制御では、レンズ側ジャイロの出力値のみを用いて撮像素子と像ブレ補正レンズの防振制御を行う。そのため、図２においてカメラ側振れ検出部１３１から取得した振れデータに基づいてカメラ側ＨＰＦ１６２からカメラ側振れ補正量演算部１６４までの各部で行われる演算処理は、休止状態になる。一方、レンズ側振れ検出部１２５から取得した振れデータに基づいて、レンズ側ＨＰＦ１５２からレンズ側振れ補正量演算部１５４までの各部で行われる演算処理により補正量が算出される。この補正量は、レンズ側協調制御部１２９によりカメラ側の補正量とレンズ側の補正量とに分割され、カメラ側の補正量はレンズ側通信部１２８を介してカメラ側に伝達される。カメラ側では、レンズ側から伝達された補正量を用いて、カメラ側ＰＩＤ制御部１６５による防振制御が行われる。

レンズ主導制御においても、半独立制御の場合と同様に、補正量の分割は振幅分割又は周波数分割により行われる。

図５は、レンズ側振れ検出部１２５及びカメラ側振れ検出部１３１の検出波形と、積分及びＬＰＦの結果との関係を説明する模式図である。例として、カメラ側とレンズ側で異なる特性のジャイロが搭載されているとする。振れ検出部の検出波形は、Ｘ軸が時間、Ｙ軸が角速度を表している。積分及びＬＰＦは、Ｘ軸が時間、Ｙ軸が角度を表している。

ここで、異なる特性のジャイロとは具体的に、低域成分のノイズの大小の違い、温度変動によるドリフト成分の大小の違いを指す。一般的に、高価なジャイロほど低域成分のノイズが小さく、温度変動によるドリフト成分も小さい傾向にある。このようなジャイロを良好特性のジャイロと呼び、それ以外を普通特性のジャイロと呼ぶ。

図５では、カメラ側に良好特性のジャイロを搭載し、レンズ側に普通特性のジャイロを搭載されているものとする。このとき、撮像装置をゆっくりと静かにパンニング操作をした場合、カメラ側とレンズ側のジャイロの検出波形はそれぞれ左のような波形になる。

カメラ側は、時間経過に対してほぼ平行な角速度を検出し続けており、低域成分のノイズが少ないことが分かる。カメラ側において積分処理を行うと、所定期間内においては純粋なるブレの角速度を角度に変換することができる。そのため、得られた角度をキャンセルする方向に防振制御を行うと、撮像装置の振れ（角度ブレ）に対する防振効果は最良となる。一方、カメラ側においてＬＰＦ処理を行うと、ＬＰＦ処理のカットオフ周波数に応じて温度ドリフト成分やノイズを取り除くことができるが、積分処理と比較すると角度ブレに対する防振効果は若干低下する。

レンズ側は、時間経過に対してやや波打った角速度を検出し続けており、低域成分のノイズがカメラ側のジャイロと比較して大きいことが分かる。レンズ側において積分処理を行うと、所定期間内においては純粋なるブレ以外の、ジャイロの温度ドリフト成分やノイズ成分が含まれた角速度を角度に変換してしまう。そのため、得られる角度には温度ドリフト成分やノイズ成分が定数として重畳され、やがて補正限界に到達するため、防振効果は著しく低下することになる。一方、レンズ側においてＬＰＦ処理を行うと、ＬＰＦ処理のカットオフ周波数に応じて温度ドリフト成分やノイズを取り除くことができるため、積分処理と比較すると定数の重畳が軽減されるため、補正限界に到達することを防止できる。

ここでのＬＰＦ処理は、角速度の次元を１つ上げることが主たる目的である。ＬＰＦ処理を行う場合、カメラ側でも前述した通り積分処理と比較すると角度ブレに対する防振効果は若干低下するが、それでも補正限界に到達した場合と比較すると、防振効果の低減は大きく緩和される。

図６は、補正量の分割と補正量限界までの余裕との関係を説明する模式図である。最初に、振幅分割によりカメラ側とレンズ側とで補正量が６０％と４０％とに分割された例を説明する。このとき、カメラ側の補正量波形は、レンズ側の補正量波形と比較して補正量限界まで余裕がない状態である。

このような状態のときにカメラ側が積分処理を実行すると補正限界に到達しやすくなるため、カメラ側切替部１６６は、カメラ側積分・ＬＰＦ１６３の処理をＬＰＦ処理に切り替える。一方、レンズ側切替部１５６は、レンズ側積分・ＬＰＦ１５３の処理を積分処理に切り替える。

次に、周波数分割によりカメラ側とレンズ側とで補正量が低域と高域とに分割された例を説明する。一般的に、低域の方が高域と比較して補正量の振幅が大きくなる傾向にある。即ち、低域の方が高域と比較して補正量限界までの余裕がない状態である。

振幅分割の場合と同様、このような状態のときにカメラ側が積分処理を実行すると補正限界に到達しやすくなるため、カメラ側切替部１６６は、カメラ側積分・ＬＰＦ１６３の処理をＬＰＦ処理に切り替える。一方、レンズ側切替部１５６は、レンズ側積分・ＬＰＦ１５３の処理を積分処理に切り替える。

図７は、カメラ本体１００による像ブレ補正処理のフローチャートである。ここでは、カメラ本体１００とレンズユニット１５０とは半独立制御を行うものとする。また、カメラ側振れ検出部１３１は、低域成分のノイズが小さく、温度変動によるドリフト成分も小さいジャイロセンサであるものとする。

Ｓ１０２で、カメラ側防振制御部１３３は、周期制御を開始する。ここでは、後述する防振制御ループ処理（Ｓ１０４）の周期を決定する。Ｓ１０３で、カメラ側防振制御部１３３は、積分フラグをＯＦＦに設定する。

Ｓ１０４で、カメラ側防振制御部１３３は、防振制御ループを開始する。Ｓ１０５で、カメラ側防振制御部１３３は、カメラ側振れ検出部１３１から振れデータ（振れの角速度データ）を取得する。

Ｓ１０６で、カメラ側切替部１６６は、積分とＬＰＦの切り替え判定を行い、積分フラグをＯＮ又はＯＦＦに設定する。積分とＬＰＦの切り替え判定の詳細は図８を参照して後述する。

Ｓ１０７で、カメラ側ＨＰＦ１６２は、カメラ側振れ検出部１３１の温度ドリフト等で発生するオフセット成分を除去するために、ＨＰＦ演算を行う。

Ｓ１０８で、カメラ側切替部１６６は、積分フラグがＯＮであるかＯＦＦであるかを判定する。積分フラグがＯＮの場合、処理はＳ１０９に進み、積分フラグがＯＦＦの場合、処理はＳ１１０に進む。

Ｓ１０９で、カメラ側切替部１６６は、積分処理を行うようにレンズ側積分・ＬＰＦ１５３を設定する。レンズ側積分・ＬＰＦ１５３は、レンズ側ＨＰＦ１５２から出力された角速度データに対して積分演算（積分処理）を行うことにより角度データを生成する。

Ｓ１１０で、カメラ側切替部１６６は、ＬＰＦ処理を行うようにレンズ側積分・ＬＰＦ１５３を設定する。レンズ側積分・ＬＰＦ１５３は、レンズ側ＨＰＦ１５２から出力された角速度データに対してＬＰＦ演算（ＬＰＦ処理）を行うことにより角度データを生成する。

Ｓ１１１で、カメラ側協調制御部１４１は、協調制御特性の反映を行う。カメラ側とレンズ側で像ブレ補正量を振幅分割する場合、例えばカメラ側が４０％、レンズ側が６０％を担う場合を考える。この場合、カメラ側協調制御部１４１は、Ｓ１０９又はＳ１１０で生成された角度データに対して、４０％を乗算する。また、カメラ側とレンズ側で像ブレ補正量を周波数分割する場合、例えばカメラ側が３Ｈｚ未満の低周波、レンズ側が３Ｈｚ以上の高周波を担う場合を考える。この場合、カメラ側協調制御部１４１は、Ｓ１０９又はＳ１１０で生成された角度データに対して、３Ｈｚ未満の周波数帯域をＬＰＦで抽出する。振幅分割又は周波数分割された振れ角度がカメラ側の補正範囲を超えていた場合は、カメラ側協調制御部１４１は、その補正範囲でクランプを行う。

Ｓ１１２で、カメラ側振れ補正量演算部１６４は、協調制御特性が反映された振れ角度に対して、ズーム倍率や被写体距離に関するゲインを乗じることにより、最終的な振れ補正量の算出を行う。

なお、カメラ本体１００の像ブレ補正は、振れ補正量に従って撮像素子１０６を光軸に直交する方向に駆動する方式と、撮像素子１０６により生成される撮像信号において画像として取得する位置を振れ補正量に従って変更する方式の、いずれであってもよい。カメラ側振れ補正量演算部１６４は、像ブレ補正の方式に応じた適切な計算方法で、振れ補正量の算出を行う。

Ｓ１１３は、防振制御ループの末尾である。Ｓ１０２で設定された制御周期毎に、Ｓ１０４～Ｓ１１３の防振制御ループ内の処理が繰り返し実行される。撮影終了などにより防振制御が終了すると、処理が防振制御ループを抜けて終了する。

ここで図８を参照して、図７のＳ１０６における積分・ＬＰＦ切り替え判定の詳細について説明する。この判定は、振れの角速度の振幅及び周波数に基づいて行ってもよいし、協調制御の補正量比率に基づいて行ってもよいし、協調制御の周波数帯域に基づいて行ってもよい。

図８（ａ）を参照して、振れの角速度の振幅及び周波数に基づく積分・ＬＰＦ切り替え判定について説明する。図８（ａ）では、振れの角速度の振幅及び周波数に基づいて撮像装置の低速パンニング操作が行われているかどうかを判定し、行われている場合にはＬＰＦ処理、行われていない場合には積分処理を行うように積分フラグのＯＮ／ＯＦＦの切り替えが行われる。

Ｓ２０２で、カメラ側切替部１６６は、ズーム制御部１２７からズーム位置情報を取得する。Ｓ２０３で、カメラ側切替部１６６は、ユーザが操作部１１４を介して設定した撮影モードを取得する。ここで撮影モードとは、例えば静止画撮影モード、動画撮影モードなどである。

Ｓ２０４で、カメラ側切替部１６６は、Ｓ２０２及びＳ２０３において取得したズーム位置情報及び撮影モードに基づいて、閾値１及び閾値２を設定する。閾値１及び閾値２はそれぞれ、振れの角速度の振幅と周波数の状況を判定する処理で用いられる。一般的に、ズーム位置が望遠側であるときは広角側であるときと比較してブレが目立つため、低速パンニング操作の実行を判定するための閾値１及び閾値２はより小さな値に設定する方が適している。また、静止画撮影モードであるときは動画撮影モードであるときと比較してブレ残りに対して気にするユーザが多いため、低速パンニング操作の実行を判定するための閾値１及び閾値２はより小さな値に設定する方が適している。

Ｓ２０５で、カメラ側切替部１６６は、振幅の絶対値が閾値１未満（第１の閾値未満）かつ周波数が閾値２未満（第２の閾値未満）であるか否かを判定する。Ｓ２０５の条件が満たされる場合、即ち低速パンニング操作が行われている場合には、積分処理を行うと補正限界に到達する可能性が高い。この場合、Ｓ２０６で、カメラ側切替部１６６は、積分フラグをＯＦＦに設定することでＬＰＦ処理を選択する。

一方、Ｓ２０５の条件が満たされない場合、即ち低速パンニング操作が行われていない場合には、積分処理を行っても補正限界に到達する可能性が低い。この場合、Ｓ２０７で、カメラ側切替部１６６は、積分フラグをＯＮに設定することで積分処理を選択する。

次に、図８（ｂ）を参照して、協調制御の補正量比率に基づく積分・ＬＰＦ切り替え判定について説明する。即ち、図８（ｂ）は、振幅分割で防振制御を行う場合に実行可能である。Ｓ２０２～Ｓ２０３までは、図８（ａ）と同様の処理が行われる。

Ｓ２０９で、カメラ側切替部１６６は、Ｓ２０２及びＳ２０３において取得したズーム位置情報及び撮影モードに基づいて、閾値３を設定する。閾値３は、振幅分割時の補正量比率を判定するために用いられる。一般的に、ズーム位置が望遠側であるときは広角側であるときと比較してブレが目立つため、閾値３はより大きな値として設定する。また、静止画撮影モードであるときは動画撮影モードであるときと比較してブレ残りに対して気にするユーザが多いため、閾値３はより大きな値として設定する方が補正限界までの余裕量が多くなり適している。

Ｓ２１０で、カメラ側切替部１６６は、補正量比率（像ブレ補正に関してカメラ本体１００が担う振れの振幅の割合）が閾値３（第３の閾値）より大きいか否かを判定する。補正量比率が閾値３より大きい場合、積分処理を行うと補正限界に到達する可能性が高い。この場合、Ｓ２１１で、カメラ側切替部１６６は、積分フラグをＯＦＦに設定することでＬＰＦ処理を選択する。

一方、補正量比率が閾値３以下の場合、積分処理を行っても補正限界に到達する可能性が低い。この場合、Ｓ２１２で、カメラ側切替部１６６は、積分フラグをＯＮに設定することで積分処理を選択する。

次に、図８（ｃ）を参照して、協調制御の周波数帯域に基づく積分・ＬＰＦ切り替え判定について説明する。即ち、図８（ｃ）は、周波数分割で防振制御を行う場合に実行可能である。Ｓ２０２～Ｓ２０３までは、図８（ａ）と同様の処理が行われる。

Ｓ２１４で、カメラ側切替部１６６は、Ｓ２０２及びＳ２０３において取得したズーム位置情報及び撮影モードに基づいて、閾値４を設定する。閾値４は、周波数分割時の周波数帯域を判定するために用いられる。一般的に、ズーム位置が望遠側であるときは広角側であるときと比較してブレが目立つため、閾値４はより小さな値として設定する。また、静止画撮影モードであるときは動画撮影モードであるときと比較してブレ残りに対して気にするユーザが多いため、閾値４はより小さな値として設定する方が補正限界までの余裕量が多くなり適している。

Ｓ２１５で、カメラ側切替部１６６は、周波数帯域（像ブレ補正に関してカメラ本体１００が担う振れの成分の周波数帯域）が閾値４未満（第４の閾値未満）の周波数帯域であるか否かを判定する。カメラ本体１００が担う周波数帯域が閾値４未満の周波数帯域である場合、積分処理を行うと補正限界に到達する可能性が高い。この場合、Ｓ２１６で、カメラ側切替部１６６は、積分フラグをＯＦＦに設定することでＬＰＦ処理を選択する。

一方、周波数帯域が閾値４以上である場合、積分処理を行っても補正限界に到達する可能性が低い。この場合、Ｓ２１７で、カメラ側切替部１６６は、積分フラグをＯＮに設定することで積分処理を選択する。

なお、図８（ａ）に示した低速パンニングの有無に基づく積分・ＬＰＦ切り替え判定と、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示した補正量比率又は周波数帯域に基づく積分・ＬＰＦ判定とを併用してもよい。

図９は、レンズユニット１５０による像ブレ補正処理のフローチャートである。ここでは、カメラ本体１００とレンズユニット１５０とは半独立制御を行うものとする。

図９（ａ）は、レンズ側振れ検出部１２５が、低域成分のノイズが小さく、温度変動によるドリフト成分も小さいジャイロセンサである場合に対応する。Ｓ３０２～Ｓ３１３の処理は、図７のＳ１０２～Ｓ１１３の処理と同様である。但し、図７の説明においてカメラ本体１００の構成要素について言及した部分とレンズユニット１５０の構成要素に言及した部分とを適宜入れ替える読み替えを行う。例えば、カメラ側防振制御部１３３が行う処理として説明した部分は、レンズ側防振制御部１２６が行う処理として読み替える。同様に、カメラ側振れ検出部１３１の振れ角速度データは、レンズ側振れ検出部１２５の振れ角速度データとして読み替える。

図９（ｂ）は、レンズ側振れ検出部１２５が、カメラ側振れ検出部１３１よりも特性が低く、積分演算を実施しない場合に対応する。Ｓ３１４で、レンズ側防振制御部１２６は、周期制御を開始する。ここでは、後述する防振制御ループ処理（Ｓ３１５）の周期を決定する。Ｓ３１５で、レンズ側防振制御部１２６は、防振制御ループを開始する。Ｓ３１６～Ｓ３２０の処理は、図９（ａ）のＳ３０５、Ｓ３０７、Ｓ３１０、Ｓ３１１、及びＳ３１２の処理と同様である。Ｓ３２１は、防振制御ループの末尾である。Ｓ３１４で設定された制御周期毎に、Ｓ３１５～Ｓ３２１の防振制御ループ内の処理が繰り返し実行される。撮影終了などにより防振制御が終了すると、処理が防振制御ループを抜けて終了する。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、カメラ本体１００及びレンズユニット１５０の像ブレ補正制御装置は、撮像装置の振れを角速度情報として取得する。そして、像ブレ補正制御装置は、所定の条件が満たされる場合に、角速度情報の示す角速度に対してＬＰＦ処理を行うことにより振れの角度を生成し、所定の条件が満たされない場合に、角速度に対して積分処理を行うことにより振れの角度を生成する。これにより、像ブレ補正のために角速度から角度を生成するための処理を、積分処理とＬＰＦ処理との間で適切に切り替えることが可能となる。

なお、ここで言う所定の条件とは、例えば図８（ａ）のＳ２０５、図８（ｂ）のＳ２１０、及び図８（ｃ）のＳ２１５に示す３種類の条件のいずれかである。しかしながら、所定の条件はこれら３種類の条件に限定されず、防振性能の向上と補正限界の回避とのバランスを取るために積分処理とＬＰＦ処理とを適宜切り替え可能な任意の条件を所定の条件として用いることができる。

以上、撮像装置を例にして説明してきたが、本発明は撮像装置のみに限定されるものではなく、撮像装置を有する携帯機器にも適用可能である。

＜＜変形例＞＞
第１の実施形態の変形例について説明する。図７及び図９には、カメラ本体１００とレンズユニット１５０とが半独立制御による防振制御処理を行う場合のフローチャートを示した。しかしながら、カメラ本体１００とレンズユニット１５０とはカメラ主導制御又はレンズ主導制御による防振制御処理を行ってもよい。

カメラ主導制御の場合、カメラ本体１００は、図７のＳ１１２でカメラ本体１００の補正量とレンズユニット１５０の補正量とを演算し、レンズユニット１５０の補正量をレンズユニット１５０に送信する。レンズユニット１５０は、振れデータに基づく補正量演算を行わず、カメラ本体１００から受信した補正量に基づいて像ブレ補正レンズ１０２を駆動させることで、防振制御を行う。

なお、カメラ本体１００は、補正量の代わりに、レンズユニット１５０の協調制御特性を反映させた振れ量をレンズユニット１５０に送信してもよい。この場合、レンズユニット１５０は、受信した振れ量に基づいて補正量を算出する。レンズユニット１５０の協調制御特性を反映させた振れ量とは、例えばカメラ側が４０％、レンズ側が６０％を担う場合には、Ｓ１０９又はＳ１１０で算出された振れ角度データに対して６０％を乗算した値である。

レンズ主導制御の場合、レンズユニット１５０は、図９（ａ）のＳ３１２又は図９（ｂ）のＳ３２０でカメラ本体１００の補正量とレンズユニット１５０の補正量とを演算し、カメラ本体１００の補正量をカメラ本体１００に送信する。カメラ本体１００は、振れデータに基づく補正量演算を行わず、レンズユニット１５０から受信した補正量に基づいて撮像素子１０６を駆動（移動）させることで、防振制御を行う。なお、カメラ主導制御の場合と同様に、レンズユニット１５０は、カメラ本体１００の協調制御特性を反映させた振れ量をカメラ本体１００に送信し、カメラ本体１００は受信した振れ量に基づいて補正量を算出してもよい。

また、上述の実施形態では、積分演算又はＬＰＦ演算により得られた振れ角度を補正量の算出に用いる場合について説明をした。しかしながら、このように得られた振れ角度は別の用途の用いることもできる。例えば、パンニング操作が行われたか否かを判定する（パンニング判定）際にも用いることができる。パンニング判定のように、カメラ側とレンズ側の振れ検出部のうちいずれか一方のみの出力を使えばよい場合は、カメラ側振れ検出部１３１とレンズ側振れ検出部１２５との出力特性を比較し、出力特性が高いほうの出力を用いればよい。その場合にも、図８のように積分演算とＬＰＦ演算のいずれを用いるかを選択し、選択結果に基づいて積分演算又はＬＰＦ演算を行い、得られた振れ角度に基づいてパンニング判定等を行うことができる。

［その他の実施形態］
また、上述の実施形態では、レンズユニットとカメラ本体の少なくともいずれかが、夫々が振れ検出部の出力に基づいて振れ補正の補正量を決定した。つまり、振れ検出部を備える装置と振れ補正量を決定する装置とが一致した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、カメラ本体が振れ検出部を備えず、レンズユニットが振れ検出部を備えている撮像システムにおいて、カメラ本体がレンズユニットから角速度を取得し、取得した角速度に基づいて補正量を取得してもよい。また、カメラ本体と無線通信で接続された制御装置がカメラ本体からカメラ本体のブレの情報として角速度の情報を取得（受信）し、これに基づいて撮像素子の移動量（補正量）を決定し、決定した移動量をカメラ本体に送信してもよい。

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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００…カメラ本体、１２５…レンズ側振れ検出部、１２６…レンズ側防振制御部、１３１…カメラ側振れ検出部、１３３…カメラ側防振制御部、１５０…レンズユニット、１５６…レンズ側切替部、１６６…カメラ側切替部

Claims (16)

1. 撮像装置の振れを角速度情報として取得する取得手段と、
   所定の条件が満たされる場合に、前記角速度情報の示す角速度に対してＬＰＦ処理を行うことにより前記振れの角度を生成し、前記所定の条件が満たされない場合に、前記角速度に対して積分処理を行うことにより前記振れの前記角度を生成する生成手段と、
   前記振れの前記角度に基づいて補正量を決定する決定手段と、
   を備えることを特徴とする像ブレ補正制御装置。
2. 前記角速度に基づいて、前記撮像装置の低速パンニング操作が行われているか否かを判定する判定手段を更に備え、
   前記低速パンニング操作が行われている場合に、前記所定の条件が満たされる
   ことを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正制御装置。
3. 前記判定手段は、前記角速度の振幅の絶対値が第１の閾値未満であり、かつ前記角速度の周波数が第２の閾値未満である場合に、前記低速パンニング操作が行われていると判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の像ブレ補正制御装置。
4. 前記判定手段は、前記撮像装置のズーム位置が第１の位置よりも望遠側の第２の位置である場合、前記ズーム位置が前記第１の位置である場合よりも、前記第１の閾値及び前記第２の閾値として小さな値を用いる
   ことを特徴とする請求項３に記載の像ブレ補正制御装置。
5. 前記判定手段は、前記撮像装置の撮影モードが静止画撮影モードである場合、前記撮影モードが動画撮影モードである場合よりも、前記第１の閾値及び前記第２の閾値として小さな値を用いる
   ことを特徴とする請求項３に記載の像ブレ補正制御装置。
6. 前記決定手段は、前記撮像装置の像ブレを補正する像ブレ補正手段に前記補正量を出力し、 前記像ブレ補正手段は、前記像ブレを、前記振れの振幅の所定の割合を前記像ブレ補正手段が担うという分担規則に従って第２の像ブレ補正手段と分担して補正するように構成され、
   前記像ブレ補正制御装置は、前記所定の割合が第３の閾値より大きいか否かを判定する判定手段を更に備え、
   前記所定の割合が前記第３の閾値より大きい場合に、前記所定の条件が満たされる
   ことを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正制御装置。
7. 前記判定手段は、前記撮像装置のズーム位置が第１の位置よりも望遠側の第２の位置である場合、前記ズーム位置が前記第１の位置である場合よりも、前記第３の閾値として大きな値を用いる
   ことを特徴とする請求項６に記載の像ブレ補正制御装置。
8. 前記判定手段は、前記撮像装置の撮影モードが静止画撮影モードである場合、前記撮影モードが動画撮影モードである場合よりも、前記第３の閾値として大きな値を用いる
   ことを特徴とする請求項６に記載の像ブレ補正制御装置。
9. 前記決定手段は、前記撮像装置の像ブレを補正する像ブレ補正手段に前記補正量を出力し、
   前記像ブレ補正手段は、前記像ブレを、前記振れの所定の周波数帯域の成分を前記像ブレ補正手段が担うという分担規則に従って第２の像ブレ補正手段と分担して補正するように構成され、
   前記像ブレ補正制御装置は、前記所定の周波数帯域が第４の閾値未満の周波数帯域であるか否かを判定する判定手段を更に備え、
   前記所定の周波数帯域が前記第４の閾値未満の周波数帯域である場合に、前記所定の条件が満たされる
   ことを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正制御装置。
10. 前記判定手段は、前記撮像装置のズーム位置が第１の位置よりも望遠側の第２の位置である場合、前記ズーム位置が前記第１の位置である場合よりも、前記第４の閾値として小さな値を用いる
    ことを特徴とする請求項９に記載の像ブレ補正制御装置。
11. 前記判定手段は、前記撮像装置の撮影モードが静止画撮影モードである場合、前記撮影モードが動画撮影モードである場合よりも、前記第４の閾値として小さな値を用いる
    ことを特徴とする請求項９に記載の像ブレ補正制御装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の像ブレ補正制御装置と、
    撮像素子と、
    前記補正量に従って前記撮像素子を光軸に直交する方向に駆動する像ブレ補正手段と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
13. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の像ブレ補正制御装置と、
    撮像素子と、
    前記撮像素子により生成される撮像信号において画像として取得する位置を前記補正量に従って変更する像ブレ補正手段と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
14. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の像ブレ補正制御装置と、
    補正レンズを含む撮影光学系と、
    前記補正量に従って前記補正レンズを光軸に直交する方向に駆動する像ブレ補正手段と、
    を備えることを特徴とするレンズユニット。
15. 像ブレ補正制御装置が実行する像ブレ補正制御方法であって、
    撮像装置の振れを角速度情報として取得する取得工程と、
    所定の条件が満たされる場合に、前記角速度情報の示す角速度に対してＬＰＦ処理を行うことにより前記振れの角度を生成し、前記所定の条件が満たされない場合に、前記角速度に対して積分処理を行うことにより前記振れの前記角度を生成する生成工程と、
    前記振れの前記角度に基づいて補正量を決定する決定工程と、
    を備えることを特徴とする像ブレ補正制御方法。
16. コンピュータを、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の像ブレ補正制御装置の各手段として機能させるためのプログラム。

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