JPH07294979A

JPH07294979A - 振れ補正装置

Info

Publication number: JPH07294979A
Application number: JP11173494A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Morofuji; 剛諸藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】周波数の検出速度を短時間にすると共に検出
精度を向上させ、使用環境に応じた最適な振れ補正を可
能とする。【構成】振動検出手段１の出力から異なる二つ以上の
検出時間によって振動の周波数と振幅の少なくとも一方
を検出する検出手段１３と、該検出手段の出力に基づい
て位置制御手段の特性を変更する特性変更手段１１とを
設け、例えば最小検出時間を設定し、一つの検出手段を
時系列的に働かせ、異なる検出時間によって得られる複
数の出力の相関より、特性を制御するのに用いる周波数
と振幅の少なくとも一方を決定したり、あるいは、異な
る二つ以上の検出時間をもつ複数の周波数検出手段によ
って得られる複数の出力の相関より、特性を制御するの
に用いる周波数と振幅の少なくとも一方を決定するよう
にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮影装置等の機器に組
み込まれる振れ補正装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の撮影装置においては、露出設定，
焦点調節等あらゆる点で自動化，多機能化が図られ、良
好な撮影が容易に行えるようになっている。

【０００３】しかしながら、実際に撮影画像の品位を著
しく低下させているのはカメラ振れであることが多く、
近年では、このカメラ振れを補正する振れ補正装置が種
々提案され、注目を集めているところである。

【０００４】この種の振れ補正装置に具備される補正系
は、光学的に補正するもの、画像処理によって電気的に
補正するものに大別され、また、検出系は、物理的に振
動を検出するもの、画像の動きベクトル等を画像処理に
よって検出するものに大別され、それぞれ多くの形態が
考えられる。

【０００５】図１７に、従来の振れ補正装置の構成の一
例を示す。

【０００６】図１７において、１は例えば振動ジャイロ
等の角速度センサから成る角速度検出器であり、振れ補
正装置に取付けられている。２は角速度検出器１から出
力される角速度信号の直流成分を遮断して交流成分すな
わち振動成分のみを通過させるＤＣカットフィルタであ
り、このＤＣカットフィルタ２として、任意の帯域で信
号を遮断するハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦと記す）
を用いても良い。３はＤＣカットフィルタ２から出力さ
れた角速度信号を適当な感度に増幅するアンプである。

【０００７】４はアンプ３から出力された角速度信号を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、５はＡ／Ｄ変
換器４からの出力を積分して角変位信号を出力する積分
回路、６は積分回路５から出力された角速度信号の積分
信号すなわち角変位信号より撮影装置のパンニング／チ
ルティングの判定を行うパン／チルト判定回路、７はパ
ン／チルト判定回路６からの出力をアナログ信号あるい
はＰＷＭ等のパルス出力に変換して出力するＤ／Ａ変換
器である。

【０００８】上記のＡ／Ｄ変換器４，積分回路５，パン
／チルト判定回路６、及び、Ｄ／Ａ変換器７は、例えば
マイクロコンピュータ（以下、マイコンと記す）ＣＯＭ
１によって構成される。

【０００９】８はマイコンＣＯＭ１から出力された変位
信号に基づいて後述の画像補正手段を抑制するように駆
動する駆動回路である。９は画像補正手段であり、例え
ば光学的光軸を変位させて振れを相殺する光学的補正手
段、あるいは、画像を記憶したメモリより電子的に画像
の読み出し位置をシフトして振れを相殺する電子的補正
手段が用いられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
装置では、以下に示すような問題点があった。

【００１１】図１８は、既存の角速度センサを上記図１
７の角速度検出器１に使用し、振れ補正装置を含む撮影
装置に一定振幅の加振を行った場合に、画像補正手段９
で得られる信号の周波数特性を示す図である。

【００１２】つまり、角速度検出器１に加える正弦波状
の振れの入力に対する、画像補正手段９の周波数特性を
示したものであり、上図に利得特性を表し、下図に位相
特性を表している。そして、縦軸がそれぞれ利得（上
図）、位相（下図）を示し、横軸が周波数（１〜１００
Ｈｚ）を表している。

【００１３】図１８の周波数特性において、１０Ｈｚで
の特性に注目すると、利得はほぼ０ｄＢであるが、位相
は約 7.5ｄｅｇのずれを生じている。この位相ずれを主
要因として、加えられた振動に対して、３Ｈｚでは１／
１００以下の振動に抑えられているものが、１０Ｈｚで
は約１／８程度の振動にしか抑えられない。

【００１４】このような特性における振れ補正の効果を
考えた場合、通常の撮影においては十分な効果が期待で
きるが、１０Ｈｚ付近の周波数が連続して加わっている
際には振動が目につく場合がある。

【００１５】このように、現状では十分な振動抑制効果
の期待できない周波数帯域で連続した振動が加わり続け
た場合、加わっている振動の大きさによっては補正残り
が目立つといった問題があった。

【００１６】そこで、先願において、振れ補正装置を含
む撮影装置に加わっている振れ、つまり補正すべき振れ
の中心周波数を、振動検出手段の出力から、前記振動の
周波数及び振幅を検出する手段を備え、その出力に応じ
て利得特性及び位相特性を変化させ、振れの中心周波数
における利得ずれ、位相ずれを補正しようとする提案
（特願平４−３１２０８９号）を行っている。しかしな
がら、振れの周波数検出精度と検出時間の相関により、
検出精度を向上するためには検出時間がより長くかかる
ものであった。

【００１７】（発明の目的）本発明の第１の目的は、周
波数の検出速度を短時間にすると共に、検出精度を向上
させ、使用環境に応じた最適な振れ補正を行うことので
きる振れ補正装置を提供することである。

【００１８】本発明の第２の目的は、角速度と角変位の
二つの周波数特性の異なる信号を用いることで、検出精
度を保ったまま、ノイズ（モータ等の駆動ノイズを含
む）に有利な検出感度を設定することのできる振れ補正
装置を提供することである。

【００１９】本発明の第３の目的は、振れ周波数に応じ
て、低周波数ではより検出精度を細かく、高周波数では
より速く測定することを可能とする振れ補正装置を提供
することである。

【００２０】本発明の第４の目的は、周波数検出結果を
最も速く出力することのできる振れ補正装置を提供する
ことである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１記載の本発明は、振動検出手段の出
力から異なる二つ以上の検出時間によって振動の周波数
と振幅の少なくとも一方を検出する検出手段と、該検出
手段の出力に基づいて位置制御手段の特性を変更する特
性変更手段とを設け、例えば最小検出時間を設定し、一
つの検出手段を時系列的に働かせ、異なる検出時間によ
って得られる複数の出力の相関より、特性を変更するの
に用いる周波数と振幅の少なくとも一方を決定したり、
あるいは、異なる二つ以上の検出時間をもつ複数の周波
数検出手段によって得られる複数の出力の相関より、特
性を変更するのに用いる周波数と振幅の少なくとも一方
を決定するようにしている。

【００２２】また、上記第２の目的を達成するために、
請求項２記載の本発明は、振動検出手段の出力を積分す
る積分手段と、該積分手段の出力から振動の周波数と振
幅の少なくとも一方を検出する検出手段とを設け、角速
度と角変位の二つの周波数特性の異なる信号を用いるよ
うにしている。

【００２３】また、上記第３の目的を達成するために、
請求項３記載の本発明は、検出手段の検出精度を、周波
数と振幅の少なくとも一方の検出結果に基づいて変更す
る変更手段を設け、周波数と振幅の少なくとも一方の検
出結果に基づいて検出手段の検出精度を変更するように
している。

【００２４】また、上記第４の目的を達成するために、
請求項４記載の本発明は、検出時間の異なる二つ以上の
検出手段を設け、これらの検出手段それぞれの出力の検
出結果を同期させて、振動の周波数と振幅の少なくとも
一方を検出するようにしている。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

【００２６】図１は本発明の第１の実施例における振れ
補正装置の概略構成を示すブロック図であり、撮影装置
に組み込んだ例を示している。なお、図１７と同じ機能
を持つ部分は同一符号を付してある。

【００２７】図１において、該装置に取付けられた振動
ジャイロ等の角速度センサからなる角速度検出器１、該
角速度検出器１から出力される角速度信号の直流成分を
遮断するＤＣカットフィルタ（又はＨＰＦ）２、角速度
信号を所定の感度に増幅するアンプ３、駆動回路８、画
像補正手段９については、上述の図１７に示す従来と同
一構成のものを用いることができるものであり、本実施
例において異なるのは、装置全体の制御を行うマイコン
ＣＯＭ２の内部構成である。なお、この実施例において
は、画像補正手段９として、例えば後述の可変頂角プリ
ズム、あるいは、メモリ制御方式が用いられている。

【００２８】以下、マイコンＣＯＭ２内の構成を述べ
る。

【００２９】４はアンプ３から出力された角速度信号を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１０は任意の
帯域で可変し得る機能を有するＨＰＦ、５はＨＰＦ１０
によって抽出された所定の周波数成分の信号を積分して
その周波数成分における角変位信号を算出する積分回路
である。１１は積分回路５から出力された積分信号出力
すなわち角変位信号の位相及び利得を補正する位相・利
得補正回路であり、後述の周波数・振幅検出手段の出力
によって位相及び利得の補正が可変される。

【００３０】１２は角速度信号及び積分回路５の出力で
ある角変位信号よりパンニング／チルティング及び撮影
状態を判定する判定手段、１３は角速度信号及び積分回
路５の出力である角変位信号を入力し、その周波数及び
振幅を検出する周波数・振幅検出手段であり、この出力
は前述した位相・利得補正回路１１へ出力される。ま
た、７は位相・利得補正回路１１の出力信号をアナログ
信号あるいはＰＷＭ等のパルス信号に変換して出力する
Ｄ／Ａ変換器である。

【００３１】ここで、マイコンＣＯＭ２から出力される
制御信号に応じて画像の振れを実際に補正する駆動回路
８，画像補正手段９について、例を上げて説明すると、
例えば図２〜図８に示すようなものが挙げられる。

【００３２】図２は、可変頂角プリズム（以下、ＶＡ
Ｐ：Varriable angle prisum）３０６を用いると共に、
駆動系にはボイス・コイル型アクチュエータを使用し、
角変位をエンコーダで検出して駆動系にフィードバック
して駆動量を制御するような閉ループを構成する制御系
としたものである。

【００３３】まず、ＶＡＰ３０６について詳しく述べ
る。

【００３４】図３に示すように、ＶＡＰ３０６は、対向
した２枚の透明平行板３４０ａ，３４０ｂの間に透明な
高屈折率（屈折率ｎ）の弾性体または不活性液体３４２
を狭持した形で充填するとともにその外周を樹脂フィル
ム等の封止材３４１にて弾性的に封止し、透明平行板３
４０ａ，３４０ｂを揺動可能とした構造のものであり、
透明平行板３４０ａ，３４０ｂを揺動することにより、
光軸を変位させ、振れを補正するものである。

【００３５】図４は、図３のＶＡＰ３０６の一方の透明
平行板３４０ａを軸３０１（３１１）の回りに角度σだ
け回動させたときの入射光束３４４の通過状態を示した
図であり、同図に示すように、光軸３４３に沿って入射
してきた光束３４４は楔形プリズムと同じ原理により、
角度φ＝（ｎ−１）σだけ偏向されて出射する。即ち、
光軸３４３は角度φだけ偏心（偏向）される。

【００３６】図４の説明に戻り、以上説明したＶＡＰ３
０６は、保持枠３０７を介して軸３０１，３１１を中心
として回動し得るよう、鏡筒３０２に固定されている。

【００３７】３１３はヨーク、３１５はマグネット、３
１２はコイルであり、コイル３１２に電流を流すことに
より軸３１１を中心としてＶＡＰ３０６の頂角を可変し
得る、ボイス・コイル型のアクチュエータが構成されて
いる。３１０はＶＡＰ３０６の変位検出用のスリットで
あり、軸３１１と同軸に保持枠３０７、すなわちＶＡＰ
３０６と共に回動してその位置を変位する。３０８はス
リット３１０の位置を検出する発光ダイオード、３０９
はＰＳＤ（Position Sensing Detector)であり、発光ダ
イオード３０８と共にスリット３１０の変位を検出する
ことにより、ＶＡＰ頂角の角変位を検出するエンコーダ
を構成している。

【００３８】そして、ＶＡＰ３０６によって入射角度が
変えられた光束は、撮影レンズユニット３０３によって
ＣＣＤ等の撮像素子３０４の撮像面上に結像される。

【００３９】なお、３０５は保持枠３０７の軸３０１及
び３１１から成る回転軸と直交するもう片方の回転軸中
心を示している。

【００４０】次に、ＶＡＰ３０６を駆動制御する制御回
路の基本的な構成、及び、その動作について、図５のブ
ロック図を用いて説明する。

【００４１】図５において、３０６はＶＡＰ、３２２は
アンプ、３２３はアクチュエータを駆動するドライバ、
３２４は上述したＶＡＰ３０６の駆動用のボイス・コイ
ル型アクチュエータ、３２６はＶＡＰ３０６の頂角変位
を検出するエンコーダである。３２５はマイコンＣＯＭ
２から出力される振れ補正用の制御信号３２０と角変位
エンコーダ３２６の出力信号とを逆極性で加算する加算
器であり、マイコンＣＯＭ２から出力される振れ補正用
の制御信号３２０と角変位エンコーダ３２６の出力信号
とが等しくなるように制御系が動作するので、結果とし
て制御信号３２０がエンコーダ３２６の出力と一致する
ようにＶＡＰ３０６が駆動されることにより、マイコン
ＣＯＭ２の指示された位置に該ＶＡＰ３０６が制御され
る。

【００４２】図６は画像補正手段９の第２の例を示すも
のであり、前述のＶＡＰ３０６をボイス・コイル型アク
チュエータでなく、ステッピングモータを使用して駆動
するよう構成したものである。

【００４３】これは、軸３０１を回動中心としてステッ
ピングモータ４０１により、保持枠３０７を介して、Ｖ
ＡＰ３０６を駆動する構成となっている。

【００４４】すなわち、鏡筒３０２に取付けられた支持
枠４０３にその回転軸にリードスクリュー４０１ａを配
されたステッピングモータ４０１を取付けると共に、前
記支持枠４０３のガイド軸４０５によって光軸方向に移
動可能に案内されるキャリア４０４を前記リードスクリ
ュー４０１ａに常時噛合させ、且つ、キャリア４０４を
支持枠３０７に固定された連結杆４０７と回動軸４０６
をもって回動自在に連結することにより、ステッピング
モータ４０１を回転してキャリア４０４を光軸方向に移
動し、連結杆４０７を介して保持枠を軸３０１，３１１
を中心に回動させ、ＶＡＰ３０６を駆動するものであ
る。

【００４５】また、４０２はＶＡＰ３０６の基準位置を
検出するリセットセンサである。なお、これと同様のＶ
ＡＰ駆動機構が、軸３１１についても設けられている
が、それについては説明を省略する。

【００４６】そして、図６のシステムを駆動制御するた
めの回路構成は、図７に示すブロック図のようになって
いる。

【００４７】図７において、マイコンＣＯＭ２より出力
される制御信号３２０を、駆動演算回路４１０において
駆動演算してＶＡＰ３０６の駆動信号に変換し、ドライ
バＩＣ４１１に出力してする。そして、ドライバＩＣ４
１１によりステッピングモータ４０１を駆動し、ＶＡＰ
３０６の頂角を変化させるものである。

【００４８】図８は、画像補正手段９の第３の例を示す
ものである。

【００４９】これは、メモリに画像情報を記憶し、メモ
リからの画像の切出し範囲を記憶されている画像より小
さめに設定すると共に、画像の動きを相殺する方向にメ
モリからの画像切出し位置をシフトすることによって振
れを補正し、さらに切出した画像信号を拡大処理して画
面サイズを補正してから出力するように構成された、メ
モリ制御方式の画像補正手段を示すものである。

【００５０】この方式は、ＶＡＰ等の光学的補正機構を
用いることなく電子的に振れ補正を行うことができると
ころに特徴がある。

【００５１】図８において、１００はズームレンズ、１
０１は光学像を電気信号に変換する撮像素子（ＣＣＤイ
メージセンサ等）、１０２はＡ／Ｄ変換器である。１０
３は画像処理回路であり、マイコンＣＯＭ２より入力さ
れる制御信号（振れ信号）１０８に基づいて撮像信号中
の振れ成分を低減するように、フィールドメモリ１０６
より所定の画像情報の切出し位置をシフトして画像の振
れを補正する振れ補正処理及びフィードメモリ１０６よ
り読み出した画像に拡大処理を行って所謂電子ズームを
行い、通常の画面サイズに変換する画角補正処理手段を
構成するもので、マイコンによって実現される。

【００５２】１０４は、フィールドメモリ１０６より読
み出した画像を通常の画角に補正するための電子ズーム
を行う際、ズーム情報により２つ以上の隣接する画素の
画像情報から一つの画素信号を補間する補間処理手段で
ある。この補間方法については、周知の手段を用いれば
良く、例えば隣接画素間の平均値で画素間を補間するよ
うにすれば良い。また、１０５はＤ／Ａ変換器、１０７
はズームレンズ１００のズーム倍率比を検出するエンコ
ーダである。

【００５３】次に、上記構成における動作について説明
する。

【００５４】ズームレンズ１００を通過した光学像は、
撮像素子１０１により電気信号に変換され撮像信号とし
て出力される。その撮像信号をＡ／Ｄ変換器１０２でデ
ィジタル信号に変換し、画像処理回路１０３のメモリ制
御部を介して１フィールド分の画像情報をメモリ１０６
に書込む。ここで、マイコンＣＯＭ２より入力される制
御信号（振れ信号）１０８とエンコーダ１０７からのズ
ーム情報により、フィールドメモリ１０６からの画像信
号の切出し位置、すなわち読み出す範囲及びその読み出
し位置を決定する。

【００５５】次に、フィールドメモリ１０６から読み出
した信号を、切出しサイズに応じて出力画像の走査幅、
すなわち画角を元の大きさに変換するために、通常の一
画素の出力期間に何画素出力するかを求め、画素情報の
無い画素について補間処理を補間処理回路１０４にて行
う。そして、この信号をＤ／Ａ変換器１０５によってア
ナログ信号に変換して出力する。

【００５６】以上、振れを補正するための画像補正手段
９について、その具体例について説明した。

【００５７】次に、図１に示す本実施例におけるマイコ
ンＣＯＭ２の処理動作について、図９のフローチャート
により説明する。

【００５８】まず、ステップＳ２０１において、ＤＣカ
ットフィルタ２，アンプ３を介して直流分を除去される
と共に、所定のレベルに増幅された角速度検出器１から
の角速度信号がＡ／Ｄ変換器４によってディジタル信号
に変換され、マイコンＣＯＭ２はこれを取り込む。

【００５９】続いてステップＳ２０２において、角速度
信号及びＨＰＦ１０によって角速度信号中から抽出した
所定の高域成分を積分回路５によって積分して得た角変
位信号により、パンニング／チルティング及び撮影状態
の判定を行う。

【００６０】ステップＳ２０３においては、その判定結
果に応じて、ＨＰＦ１０の特性を設定するための係数を
予めマイコンＣＯＭ２内に用意されている図示しないテ
ーブルから読み出す。すなわち、ＨＰＦ１０をディジタ
ルフィルタによって構成すれば、その係数を記憶したテ
ーブルより所定の係数を読み出して設定することによ
り、ＨＰＦ１０の特性を自由に可変することができる。
これらのパンニング／チルティング及び撮影状態に応じ
た係数は経験上求められたものである。

【００６１】次のステップＳ２０４においては、前記特
性設定用の係数によりＨＰＦ１０の演算を行ってその特
性を設定し、続くステップＳ２０５においては、ＨＰＦ
１０の出力した信号を積分回路５によって積分演算し、
角変位信号（振れ信号）に変換する。

【００６２】次いでステップＳ２０６において、Ａ／Ｄ
変換器４より出力された角速度信号を演算してその振れ
の中心周波数を検出し、次のステップＳ２０７におい
て、前記ステップＳ２０６において求められた振れの中
心周波数に応じた位相・利得補正回路１１の補正係数を
予めマイコンＣＯＭ２内に用意されている図示しないテ
ーブルから読み出す。

【００６３】位相・利得補正回路１１は、振れ補正系の
位相遅れによる振れ補正特性の劣化を補償するためのも
ので、位相進み要素を持ち、例えばディジタルフィルタ
で構成されており、このディジタルフィルタの補正係数
を読み出して、その振れ周波数に対応した位相及び利得
補正特性を設定するものである。

【００６４】ステップＳ２０８においては、上記ステッ
プＳ２０７で得られた係数で補正演算を行い、次のステ
ップＳ２０９において得られた演算結果、すなわち補正
が施された角変位信号を、Ｄ／Ａ変換器７によりアナロ
グ信号に変換し、あるいは、ＰＷＭ等のパルス出力とし
てマイコンＣＯＭ２より出力する。

【００６５】なお、ＨＰＦ１０，積分回路５，位相・利
得補正回路１１は、ディジタルフィルタ等を使用してい
るので、サンプリング時間が比較的高くなければならな
い（例えば１ｋＨｚ程度）が、パンニング／チルティン
グの判定を行う動作状態判定手段１２や周波数検知手段
１３は、比較的遅い周期（例えば１００Ｈｚ）の処理で
よい。つまり、状況に応じての変更が可能である。

【００６６】なお、図１の角速度信号を用いた周波数検
出を行う手段としては、例えば信号中心付近にしきい値
を設け、この中心と交差する時間、あるいは一定時間に
交差する回数等で検出が可能であるが、この方法では直
流的な信号の安定性に依存してしまう。つまり、手持ち
での撮影などでは、低い周波数成分もかなり入るので、
正確な振れ周波数検出が難しくなってしまう。

【００６７】そこで、各サンプリング毎の信号の増減に
着目し、周波数の検出を行う。すなわち、信号の増加・
減少の一組で一つの振れとし、所定時間内に何組検出し
たかで周波数を割出す。この方式では、１秒で１Ｈｚ毎
の、２秒で0.5 Ｈｚ毎の検出が可能である。

【００６８】ここで、本実施例における周波数検知の手
法及び動作の一例について、図１０に示すフローチャー
トを用いて説明する。なお、この処理は一定時間毎に１
回の割合で繰返し行われるものとする。

【００６９】ステップＳ３０１においては、周波数検出
時間Ｔの読み出し（ロード）を、次のステップＳ３０２
においては、時計機能用カウンタｔの読み出し、すなわ
ちカウンタのカウント動作を開始し、続くステップＳ３
０３において、周波数検出時間Ｔと時計カウンタｔとの
比較を行い、時計カウンタのカウント値ｔが所定時間Ｔ
に達したか否かの判定を行い、時計カウンタｔが到達し
ていればステップＳ３１９へ、達していなければステッ
プＳ３０４へと移行する。

【００７０】ステップＳ３０４においては、時計カウン
タに「１」を加算する。従って、この「１」カウントア
ップは図９のフローチャートに示す処理を１回実行する
際の処理時間と一致している。

【００７１】ステップＳ３０５においては、角速度信号
の増加が前回までに起きているかを確認するための増加
フラグ１をロードする。この増加フラグ１は、前回まで
に増加が生じているときには「Ｈ」がセットされ、過去
に増加が生じていなければ「Ｌ」がセットされている。

【００７２】次のステップＳ３０６においては、角速度
信号の増加が前回までに起きているか否かをフラグ１に
より判断し、フラグ１＝「Ｈ」であれば、増加が過去に
生じていると判定してステップＳ３０７へ移行し、フラ
グ１＝「Ｌ」であれば、増加が過去生じていないと判定
してステップＳ３１２へと移行する。

【００７３】上記ステップＳ３０６において、角速度信
号の増加が前回までに起きていた場合には、ステップＳ
３０７において、減少が前回までに起きているかを確認
するための減少フラグ２をロードする。減少フラグ２
は、前回までに減少が起きている場合には「Ｈ」がセッ
トされ、過去に減少が生じていない場合には「Ｌ」がセ
ットされている。次のステップＳ３０８においては、減
少が前回までに起きているか否かをフラグ２により判断
し、フラグ２＝「Ｈ」、すなわち減少が過去生じている
場合にはステップＳ３０９へ移行し、フラグ２＝
「Ｌ」、すなわち減少が過去生じていなければステップ
Ｓ３１２へと移行する。

【００７４】ステップＳ３０９においては、振れ（振
動）の回数をカウントする振れ回数カウンタＮ１をロー
ドし、ステップＳ３１０において、振れ回数カウンタＮ
１に「１」を加算する。次のステップＳ３３２において
は、増加時と減少時の角変位量の絶対量（Ｌ_D −Ｌ_U ）
を求めてこれを振れ変位振幅量ＴＡに加算し、ステップ
Ｓ３１１へと移行して、増加フラグ１，減少フラグ２を
リセットして処理を終了する。

【００７５】一方、上記のステップＳ３０６において、
増加フラブ１が「Ｈ」でないと判定した場合、及び、ス
テップＳ３０８において、減少フラグ１が「Ｈ」でない
と判定した場合、すなわち過去に増加も減少も生じてい
ない場合には、ステップＳ３１２へと移行し、ここで１
サンプリング前（前回の処理）での角速度データ１_-1を
ロードし、続いてステップＳ３１３へと進み、角速度検
出器１で検出された今回の角速度データ１のロードを行
う。そして、次のステップＳ３１４において、１サンプ
リング期間内における角速度データの増加、あるいは、
減少が生じたと判定する変化分のスレッシュレベルａを
ロードする。

【００７６】このスレッシュレベルａとサンプリング時
間により、周波数と振幅に応じた値に設定することがで
きる。

【００７７】次のステップＳ３１５においては、１サン
プリング期間内での角速度データの変化量の絶対値をス
レッシュレベルａと比較し、それに達していなければ処
理を終了する。また、達していれば（変化量の絶対値が
スレッシュレベルａ以上であれば）ステップＳ３１６へ
と移行し、１サンプリング期間での角速度の変化量が正
（増加）であるか負（減少）であるかを判定し、正であ
ればステップＳ３１７へ移行する。

【００７８】ステップ３１７においては、増加が前回ま
でに起きているか否かをフラグ１により判定し、フラグ
１が「Ｈ」であれば処理を終了する。また、フラグ１が
「Ｌ」、つまり増加が過去生じて無ければステップ３１
８へ移行し、ここで増加フラグ１を「Ｈ」にセットし、
次のステップ３１９において、角変位量１をＬ_U にスト
アして処理を終了する。

【００７９】また、上記ステップ３１６において、１サ
ンプリング期間での角速度の変化量が負（減少）である
と判定した場合はステップ３２０へ移行し、減少が前回
までに起きているか否かをフラグ２により判定し、フラ
グ２が「Ｈ」であれば処理を終了する。また、フラグ２
が「Ｌ」、つまり減少が過去生じて無ければステップ３
２２へ移行し、ここで減少フラグ２を「Ｈ」にセット
し、次のステップ３１９において、角変位量１をＬ_D に
ストアして処理を終了する。

【００８０】また、上述のステップＳ３０３において、
時計カウンタｔのカウント値が周波数検出時間Ｔに達し
ていた場合には、ステップＳ３２３へと移行し、振れ回
数カウンタＮ１をロードし、次のステップＳ３２４にお
いて、振れ回数（Ｎ１）を検出時間Ｔで除算し、単位時
間（１秒間）の振れ回数（振れ周波数Ｆ）を求める。そ
して、次のステップＳ３２５において、振れ回数カウン
タＮ１をクリアし、続くステップＳ３２６において、時
計カウンタｔをクリアする。

【００８１】次のステップＳ３２７においては、振れ周
波数Ｆを所定の記憶領域にストアし、次いでステップ３
２８において、振れ変位総振幅量ＴＡをロードし、ステ
ップ３２９において、振れ変位総振幅量ＴＡを検出時間
Ｔで除算し、振れ周波数Ｆを加味して振れ振幅量Ａを求
める。そして、ステップ３３０において、振れ振幅量Ａ
を所定の記憶領域にストアし、次のステップ３３１にお
いて、振れ変位総振幅量ＴＡをクリアして前述したステ
ップＳ３０４へと移行する。以後の動作は上述の通りで
ある。

【００８２】このように、角速度信号の増加・減少の一
組で一つの振動とみなすことにより、低周波数域（例え
ば１Ｈｚ以下）での揺れを取除いての検出が容易であ
り、スレッシュレベルａの設定によりノイズ成分の影響
を除去することができる。また、マイコンを用いて処理
を行うことにより、容易に実現することができる等の利
点がある。

【００８３】この方式だと、低い周波数の揺れと、高い
周波数の揺れが同時に起っているときには高い振れの周
波数が取り出せる。

【００８４】この周波数・振幅検出手段１３の構成図を
図１１に示す。

【００８５】１７１は角速度信号を入力として、周波数
を図１０に示すフローチャートによる処理により、振れ
周波数を検出する周波数検出手段、１７２は同様に角変
位信号を入力として周波数及び振幅を検出する周波数・
振幅手段であり、これらの信号に基づいて振れ周波数演
算手段１７３が振れ周波数を検出する。１７４は検出時
間Ｔ及びスレッシュレベルａとにより低周波数帯域の振
れのみを検出するよう設定された周波数検出手段であ
る。

【００８６】また、１７５は例えばノイズレベル等によ
り検出感度を可変する変更手段であり、周波数検出時間
Ｔとスレッシュレベルａの設定により、比較的任意の周
波数帯域の測定が可能であり、例えば低い周波数の揺れ
に絞った周波数の検出が可能である。

【００８７】検出のスレッシュレベルａは、外乱，ノイ
ズ（モータの駆動ノイズ等）により変更を行うことによ
り、安定した測定が可能となる。また、簡易的な振幅検
出手段として、増加，減少が生じたときの変位量の差分
の平均値を検出することにより、検出周波数と合せて振
れ振幅を検出することができる。

【００８８】なお、この方式では周波数検出時間Ｔの設
定により検出精度が可変となる。例えば、一秒間である
なら１Ｈｚの分解能で、２秒間であるなら0.5 Ｈｚの分
解能となる。よって、検出周波数Ｆに応じて周波数検出
時間Ｔを変更することで、検出周波数に応じた検出精度
とすることができる。

【００８９】例えば、前回の検出周波数Ｆが１０Ｈｚ未
満の時はＴ＝２［ｓｅｃ］とし、0.5 Ｈｚの精度で検出
し、前回の検出周波数Ｆが１０Ｈｚ以上の時はＴ＝１
［ｓｅｃ］として、１Ｈｚの精度として検出すること
で、検出にかかる時間を短縮することができる。

【００９０】しかし、このように振れ周波数検出精度と
検出時間の相関により、検出精度を向上させるためには
検出時間がより長くかかるものであった。

【００９１】そこで、例えば検出の最小単位をＴ＝0.5
［ｓｅｃ］として考え、重み付けをして検出結果を算出
することが考えられる。平均に使用するデータ数は幾つ
も考えられるが、以下に２回前のデータまで使用すると
きについて述べる。

【００９２】例えば、ｆ＝Ｆ・・・ｆ＝（Ｆ＋Ｆ_-1）／２・・・ｆ＝（Ｆ＋Ｆ_-1 ＋Ｆ_-2）／３・・・Ｆ：今回の検出周波数Ｆ_-1 ：１回前の検出周波数Ｆ_-2 ：２回前の検出周波数等の演算を用意し、検出結果Ｆが急激に変化した場合は
式を使用し、振れ検出の結果が集束していく様であれ
ば、式，式を用いるといった具合に検出周期を伸ば
し、検出精度を上げていく。

【００９３】但し、この場合検出周波数に前回との相関
による値が必要となる。つまり、検出結果時にその時点
で増加あるいは減少中であるかを検出し、平均値あるい
は重み付けをされたデータを算出するのに考慮する必要
がある。

【００９４】このように構成することで、振れ周波数の
急な変化に迅速に対応し、且つ、連続した振れが加わり
続けている場合には、随時検出精度を向上させていくこ
とが可能となる。

【００９５】なお、通常このような振れ補正装置におけ
る補正周波数範囲は、手振れでは１〜１５Ｈｚ程度であ
るが、撮影状態により例えば静止撮影では３〜５Ｈｚ程
度の振幅が、乗物上なら６〜１０Ｈｚの振幅が大きいと
いうように、撮影者の熟練度，撮影状態により、比較的
大きな振幅の振れは周波数がある程度狭い範囲（帯域）
に分布することがわかっている。また、三脚を使用した
場合には高い周波数の振れが気になり、成分的には２０
〜３０Ｈｚ以上にまで分布する。

【００９６】次に、この実施例での効果を述べる。

【００９７】第一に、振れの中心周波数を検知している
ので前述のように撮影状態の判断の一項目として有効で
ある。

【００９８】また、先に出願した位相及び利得の補正手
段と組合せることにより、撮影者の熟練度，撮影状態な
どに応じて最適の補正が可能である。

【００９９】仮に、振れ補正の十分な効果を得られるの
が、加わった振れに対して、残留振れ成分を−３０ｄＢ
以下に出来れば、十分な状態であるとする。（というの
は、振れの補正効果に対しては、撮影装置の焦点距離が
大きく作用しているので、例えば単純には焦点距離が２
倍であれば、２倍の抑制効果がないと得られる画像にお
いて同一の効果が得られない。）しかし、振れを検知す
る振れセンサ、画像補正系を含めた総合的な振れ抑制効
果において、現状では、振れに対して振れ補正後の残留
振れ量が−３０ｄＢに抑えることのできる範囲は、前述
の補正対象の振れの帯域（例えば１〜１５Ｈｚ）に比べ
て狭い範囲でしか得られない。

【０１００】具体的に例を示すため、現状の角速度検出
器と図２に示す画像補正手段９によって得られる周波数
特性は、図１８のようなものであるとする。

【０１０１】これは、前述した様に、現状の角速度検出
器に加える正弦波状の振れの入力に対する、画像補正系
の周波数特性を示したものであり、上図が利得特性を表
し、下図が位相特性を表している。縦軸がそれぞれ利得
（上図）、位相（下図）を示し、横軸が周波数（１〜１
００Ｈｚ）を表している。

【０１０２】これのレンジを拡大してみたのが図１２の
特性１である。この特性１について、位相に着目してみ
ると３Ｈｚで位相が一致しており、その前後の周波数で
は低周波側に向かうに従い、ＨＰＦ１０（ここでは、遮
断周波数0.06Ｈｚとしている。）あるいは積分回路５
（遮断周波数0.07Ｈｚとしている。）の影響により位相
が進み、高周波側に向かうと角速度検出器１や画像補正
手段９の影響で位相が遅れている。なお、利得は１〜１
０Ｈｚ程度までほぼ一定である。

【０１０３】このときの抑振特性を示したものが図１３
の特性６であり、図は周波数（横軸）に対する補正の効
果（縦軸、ｄＢで表示）を表している。この図からわか
るように、位相の一致している３Ｈｚで最良の抑制がで
き、２〜４Ｈｚでは−３０ｄＢの抑制をほぼ達成してい
るが、１０Ｈｚにおいては−１８ｄＢ程度の抑振効果で
ある。

【０１０４】つまり、この位相のずれにより振れ抑制の
効果の悪化を招いている。

【０１０５】ここで、この特性１の位相遅れを補正する
ために、Ｈ（ｓ）＝ａ（ｓ＋ｂ）・・・という伝達関数で表される位相進み要素を持った特性を
直列接続すれば、位相を所定の周波数で補正することが
できる。なお、ａ，ｂは任意定数、ｓはラプラス変換の
変数である。これは振れ抑制の範囲より高い周波数に設
定し、位相を進めるものである。これを位相・利得補正
回路１１で行う。

【０１０６】例えば、特性１の１０Ｈｚでの位相遅れに
注目すると、約 7.5ｄｅｇ遅れている。よって、１０Ｈ
ｚで 7.5ｄｅｇ位相を進ませれば補正できる。

【０１０７】つまり、特性１の位相ズレを１０Ｈｚにお
いて補正する（位相を一致させ、なおかつ、利得をも一
致させる）のが特性２である。これは式のｂにより設
定できる。また、利得も１０Ｈｚで０ｄＢとなるように
ａを調整する。これを位相・利得補正回路１１で実現す
れば、特性１を図１４に示す特性５に特性変更でき、こ
れより抑振効果を示す特性７（図１３参照）が得られ
る。特性７よりこのときに１０Ｈｚ付近で最良の抑振効
果が得られることがわかる。なお、特性７は残留振れ成
分を示すもので、２０Ｌｏｇ（ＯＵＴ／ＩＮ）ＯＵＴ：振れ補正後の残留振れ成分ＩＮ：振れ量で表される。

【０１０８】２０Ｈｚにおいても同様に特性１に対し、
図１４に示す様に特性４を位相・補償回路１１で実現す
れば、特性５が得られる。この特性５より実現される抑
振効果を表したのが特性８（図１３参照）であり、２０
Ｈｚ付近で最良の抑振効果が得られている。

【０１０９】なお、位相・補償回路１１において式の
特性を実現するためには、デジタルフィルタを用いれば
良く、この時のデジタルフィルタには、１次ＩＩＲフィ
ルタを使用するなら、ｕ０＝ａ０・ｗ０＋ａ１・ｗ１ｗ０＝ｅ０＋ａ２・ｗ１ｗ１＝ｗ０（ｗ１は状態変数）ｅ０：入力ｕ０：出力ａ０，ａ１，ｂ１：フィルタ係数の演算により実現でき、フィルタ係数ａ０，ａ１，ａ２
を変えることにより、周波数特性を設定できるので、振
れ周波数に対応したフィルタ係数ａ０，ａ１，ａ２のデ
ータをテーブルとして用意し、そのテーブルから得られ
るフィルタ係数で上記のＩＩＲフィルタの演算を行えば
よい。

【０１１０】例えば、ビデオムービー等を手持ちで撮影
した場合、手振れとしては比較的広い周波数範囲に分布
するが、比較的振幅の大きな振れは撮影者の熟練度や撮
影状態などである程度狭い範囲を分布する。

【０１１１】そこで、このような振れの中心帯域に最良
の補正効果を与えるように構成すれば、撮影者の熟練
度，撮影状態（手持ち，三脚に取付けて、あるいは乗物
の上から等）に応じて最適の補正が可能となる。

【０１１２】（第２の実施例）図１５及び図１６は本発
明の第２の実施例に関わる図であり、図１は振れ補正装
置の要部構成を示すブロック図である。

【０１１３】この第２の実施例において、第１の実施例
と異なる点は、１３の周波数・振幅検出手段であり、他
の点については同様であるので説明は省略する。

【０１１４】すなわち本実施例は、検出時間及び検出精
度を両者とも向上させるため、検出時間の異なる、例え
ば検出時間が、Ａ検出時間 0.5 ｓｅｃ検出精度２ＨｚＢ検出時間 1.0 ｓｅｃ検出精度１ＨｚＣ検出時間 2.0 ｓｅｃ検出精度 0.5 Ｈｚのものを用意し、ＢがＡに含まれるならＢの結果を、Ｃ
がＢに含まれるならＣの結果を使用する。これにより検
出速度が向上する。

【０１１５】図１５において、４１，４２，４３は角速
度信号を入力とし、上記のＡ，Ｂ，Ｃの検出時間により
周波数を検出する周波数検出手段、４４，４５，４６は
角変位信号を入力とし、上記のＡ，Ｂ，Ｃの検出時間に
より周波数を検出する周波数検出手段であり、これらの
結果を元に、振れ周波数演算手段４７が検出周波数を演
算する。

【０１１６】この手法により、検出時間及び検出精度と
もに向上させることができる。

【０１１７】例えば、 5.6Ｈｚの正弦波を図１５に示す
周波数・振幅検出手段１３に入力すると、周波数検出手
段Ａによって 0.5［ｓｅｃ］の後に、４〜６Ｈｚの周波
数であることがわかり、周波数検出手段Ｂによって 1.0
［ｓｅｃ］後に５〜６Ｈｚの間であることが、周波数検
出手段Ｃによって 2.0［ｓｅｃ］後に 5.5〜 6.0Ｈｚの
間であることが、それぞれわかる。

【０１１８】この図１５に示す周波数・振幅検出手段１
３による周波数検出例を示したのが図１６である。

【０１１９】単一の検出時間で行うよりも検出時間が速
く、かつ同一周波数が連続すれば検出感度が向上してい
るのがわかる。

【０１２０】本実施例では、振れ検知に使用している振
動ジャイロ等の信号によって撮影時における振れの主周
波数帯を検出し、これを制御に用いることで撮影の条
件，状態に応じた最適の振れ補正が可能となる。また、
振れ補正装置を含む撮影装置に加わる主周波数帯域での
補正効果を最大にすることができるため、特有の周波数
分布を持つ加振に対して絶大な効果改善が期待できる。

【０１２１】（発明と実施例の対応）本実施例におい
て、角速度検出器１が本発明の振動検出手段に相当し、
画像補正手段９が本発明の補正手段に相当し、駆動回路
８が本発明の位置制御手段に相当し、周波数・振幅検出
手段１３が本発明の検出手段に相当し、位相・利得補正
回路１１が本発明の特性変更手段に相当する。また、積
分器５が本発明の積分手段に相当する。

【０１２２】以上が実施例の各構成と本発明の各構成の
対応関係であるが、本発明は、これら実施例の構成に限
定されるものではなく、請求項で示した機能が達成でき
る構成であればどのようなものであってもよいことは言
うまでもない。

【０１２３】（変形例）本実施例では、周波数と振幅そ
れぞれを検出し、これらに基づいて画像補正手段９の位
置制御を行うようにしているが、これに限定されるもの
ではなく、これらのうちのいずれか一方を検出し、これ
によって画像補正手段９の位置制御を行うようにしても
良いことは言うまでもない。

【０１２４】また、本実施例では、振動検出手段として
角速度検出器を用いた例を示したが、これに限定される
ものではなく、変位検出器，角変位検出器，加速度検出
器，角加速度検出器等であってもよい。

【０１２５】また、本発明は、銀塩カメラ、ビデオカメ
ラ等の撮像装置に適用した例を示しているが、他の光学
機器にも適用することができる。

【０１２６】更に、本発明は、以上の各実施例、又はそ
れらの技術を適当に組み合わせた構成にしてもよい。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の本
発明によれば、振動検出手段の出力から異なる二つ以上
の検出時間によって振動の周波数と振幅の少なくとも一
方を検出する検出手段と、該検出手段の出力に基づいて
位置制御手段の特性を変更する特性変更手段とを設け、
例えば最小検出時間を設定し、一つの検出手段を時系列
的に働かせ、異なる検出時間によって得られる複数の出
力の相関より、特性を変更するのに用いる周波数と振幅
の少なくとも一方を決定したり、あるいは、異なる二つ
以上の検出時間をもつ複数の周波数検出手段によって得
られる複数の出力の相関より、特性を変更するのに用い
る周波数と振幅の少なくとも一方を決定するようにして
いる。

【０１２８】よって、周波数の検出速度を短時間にする
と共に、検出精度を向上させ、使用環境に応じた最適な
振れ補正を行うことができる。

【０１２９】また、請求項２記載の本発明によれば、振
動検出手段の出力を積分する積分手段と、該積分手段の
出力から振動の周波数と振幅の少なくとも一方を検出す
る検出手段とを設け、角速度と角変位の二つの周波数特
性の異なる信号を用いるようにしている。

【０１３０】よって、角速度と角変位の二つの周波数特
性の異なる信号を用いることで、検出精度を保ったま
ま、ノイズに有利な検出感度を設定することのできる。

【０１３１】また、請求項３記載の本発明によれば、検
出手段の検出精度を、周波数と振幅の少なくとも一方の
検出結果に基づいて変更する変更手段を設け、周波数と
振幅の少なくとも一方の検出結果に基づいて検出手段の
検出精度を変更するようにしている。

【０１３２】よって、振れ周波数に応じて、低周波数で
はより検出精度を細かく、高周波数ではより速く測定す
ることが可能となる。

【０１３３】また、請求項４記載の本発明によれば、検
出時間の異なる二つ以上の検出手段を設け、これらの検
出手段それぞれの出力の検出結果を同期させて、振動の
周波数と振幅の少なくとも一方を検出するようにしてい
る。

【０１３４】よって、周波数検出結果を最も速く出力す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における振れ補正装置の
概略構成を示すブロック図である。

【図２】図１の画像補正手段としてＶＡＰを用いると共
に、駆動系にボイス・コイルアクチュエータを用いた場
合の例を示す構成図である。

【図３】図２のＶＡＰの構成及び動作を説明する為の図
である。

【図４】同じくＶＡＰの構成及び動作を説明する為の図
である。

【図５】図２の駆動回路を示すブロック図である。

【図６】図１の画像補正手段としてＶＡＰを用いると共
に、駆動系にステッピングモータを用いた場合の例を示
す構成図である。

【図７】図６の駆動回路を示すブロック図である。

【図８】図１の画像補正手段として電子的補正を行うメ
モリ制御方式を用いた場合の例を示すブロック図であ
る。

【図９】本発明の第１の実施例における制御動作を示す
フローチャートである。

【図１０】本発明の第１の実施例における振れ周波数検
出時の動作を示すフローチャートである。

【図１１】本発明の第１の実施例における主要部分の回
路構成を示すブロック図である。

【図１２】図１８のレンジを拡大して示す図である。

【図１３】図１２に示す周波数特性の抑振率を示す図で
ある。

【図１４】図１２に示す周波数特性を位相・利得補正回
路にて特性変更した時の様子を示す図である。

【図１５】本発明の第２の実施例における主要部分の回
路構成を示すブロック図である。

【図１６】本発明の第２の実施例における周波数特性例
を示す図である。

【図１７】従来の振れ補正装置の構成を示すブロック図
である。

【図１８】一般的な角速度検出器の位相及び利得の周波
数特性を示す図である。

【符号の説明】

１角速度検出器４Ａ／Ｄ変換器５積分回路８駆動回路９画像補正手段１０ＨＰＦ１１位相・利得補正回路１３周波数・振幅検出手段ＣＯＭ２マイコン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】該装置に加わる振動を検出する振動検出
手段と、前記振動の影響を除去する方向に駆動される補
正手段と、前記振動検出手段の出力に基づいて前記補正
手段の位置を制御する位置制御手段とを備えた振れ補正
装置において、前記振動検出手段の出力から、異なる二
つ以上の検出時間によって振動の周波数と振幅の少なく
とも一方を検出する検出手段と、該検出手段の出力に基
づいて前記位置制御手段の特性を変更する特性変更手段
とを設けたことを特徴とする振れ検出装置。
【請求項２】前記振動検出手段の出力を積分する積分
手段を具備し、前記検出手段は、前記積分手段の出力か
ら振動の周波数と振幅の少なくとも一方を検出する手段
であることを特徴とする請求項１記載の振れ補正装置。
【請求項３】前記検出手段の検出精度を、周波数と振
幅の少なくとも一方の検出結果に基づいて変更する変更
手段を具備したことを特徴とする請求項１又は２記載の
振れ補正装置。
【請求項４】前記検出手段は、検出時間の異なる二つ
以上の手段から成り、これらの手段それぞれの出力の検
出結果を同期させて、振動の周波数と振幅の少なくとも
一方を検出する手段であることを特徴とする請求項１又
は２記載の振れ補正装置。