特開 2024-179825 撮像装置、撮像装置の制御方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024179825

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】撮像装置、撮像装置の制御方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G03B 5/00 20210101AFI20241219BHJP

   H04N 23/58 20230101ALI20241219BHJP

   H04N 23/68 20230101ALI20241219BHJP

   H04N 23/695 20230101ALI20241219BHJP

   G02B 7/02 20210101ALI20241219BHJP

   G03B 5/06 20210101ALI20241219BHJP

   G02B 7/28 20210101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

G03B5/00 J

H04N23/58

H04N23/68

H04N23/695

G02B7/02 C

G03B5/06

G03B5/00 C

G02B7/28 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】24

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023099034

(22)【出願日】2023-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(72)【発明者】

【氏名】山洞 綾太

【テーマコード（参考）】

2H044

2H151

2K005

5C122

【Ｆターム（参考）】

2H044AC03

2H151DD05

2H151DD09

2K005CA03

2K005CA04

2K005CA13

2K005CA14

2K005CA24

5C122EA41

5C122FA01

5C122HA78

5C122HA82

5C122HB01

(57)【要約】

【課題】あおり撮影の際に振動が加わっても、あおり角制御の誤動作を抑制した撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置であって、撮像素子を備えた撮像部と、撮像素子の光軸に直交する面に対して撮像素子を回転駆動させる第１の駆動機構と、撮像部を第１の駆動機構の回転軸と平行な軸周りに回転駆動させる第２の駆動機構と、撮像装置の振動を検出する検出手段と、検出手段の検出結果に基づき、撮像装置の傾きを判定する傾き判定手段と、検出手段の検出結果が第１の閾値以上であった場合、撮像装置の傾きが変化したと判定し、検出手段の検出結果が第１の閾値未満であった場合、撮像装置の傾きが変化していないと判定する第１の判定手段と、第１の判定手段が撮像装置の傾きが変化したと判定した場合に、傾き判定手段の判定結果に応じて、第１の駆動機構と第２の駆動機構の回転量を決定する決定手段と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮像素子を備えた撮像部と、
前記撮像素子の光軸に直交する面に対して前記撮像素子を回転駆動させる第１の駆動機構と、
前記撮像部を前記第１の駆動機構の回転軸と平行な軸周りに回転駆動させる第２の駆動機構と、
撮像装置の振動を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づき、前記撮像装置の傾きを判定する傾き判定手段と、
前記検出手段の検出結果が第１の閾値以上であった場合、前記撮像装置の傾きが変化したと判定し、前記検出手段の検出結果が前記第１の閾値未満であった場合、前記撮像装置の傾きが変化していないと判定する第１の判定手段と、
前記第１の判定手段が前記撮像装置の傾きが変化したと判定した場合に、前記傾き判定手段の判定結果に応じて、前記第１の駆動機構と前記第２の駆動機構の回転量を決定する決定手段と、を有する、
ことを特徴とする撮像装置。

【請求項2】

フォーカスレンズを有し、
前記決定手段は、前記傾き判定手段の判定結果に応じて前記フォーカスレンズの駆動量を決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

【請求項3】

前記検出手段は、角加速度センサであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

【請求項4】

前記傾き判定手段は、前記角加速度センサから出力される検出結果に基づき、前記撮像装置の傾きを判定することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。

【請求項5】

前記第１の閾値は、前記撮像装置の前側におけるあおり深度から決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

【請求項6】

前記撮像装置の傾きの大きさが第２の閾値を超えたか否かを判定する第２の判定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

【請求項7】

前記第２の判定手段による判定の結果、前記撮像装置の傾きの大きさが第２の閾以上であった場合、前記第２の駆動機構は前記撮像装置の傾きの大きさに応じた回転駆動を行い、前記撮像装置の傾きの大きさが前記第２の閾未満であった場合、前記第１の駆動機構は前記撮像装置の傾きの大きさに応じた回転駆動を行うことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。

【請求項8】

前記第２の閾値は、前記撮像素子の少なくとも回転可能な範囲から決定することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。

【請求項9】

前記第１の駆動機構と前記第２の駆動機構の回転量は、前記第２の判定手段による判定結果から決定することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。

【請求項10】

前記傾き判定手段は、前記検出手段が前記検出結果を出力するタイミングと前記撮像装置の撮像タイミングとの時間差に基づいて、前記検出手段の検出結果を補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

【請求項11】

前記傾き判定手段は、前記検出手段が検出する前記撮像装置の振動の周期性と前記撮像装置の撮像タイミングとの時間差に基づいて、前記撮像タイミングにおける前記検出手段の検出結果を予測することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

【請求項12】

前記第１の駆動機構の駆動を、前記撮像装置の露光期間中には行わないように制御する第１の駆動制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

【請求項13】

前記第２の駆動機構の駆動を、前記撮像装置の露光期間中には行わないように制御する第２の駆動制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

【請求項14】

前記フォーカスレンズの駆動を、前記撮像装置の露光期間中には行わないように制御する第３の駆動制御手段を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。

【請求項15】

前記検出手段は、前記撮像装置に加わる振動から前記撮像装置の角度変化と移動量を検出し、検出結果として出力することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

【請求項16】

前記検出手段は、加速度センサであることを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。

【請求項17】

前記検出手段の検出結果に基づき、前記撮像装置が撮影する被写体に対する移動量を判定する移動量判定手段を有することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。

【請求項18】

前記撮像装置が振動したか否かを第３の閾値に基づき判定する第３の判定手段を有し、
前記第３の判定手段は、前記検出手段の検出結果が前記第３の閾値以上であった場合には、前記撮像装置が振動したと判定し、前記検出手段の検出結果が前記第３の閾値未満であった場合には、前記撮像装置は振動していないと判定することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。

【請求項19】

前記第３の判定手段は、前記撮像装置が振動したと判定した場合、前記撮像装置が撮影する被写体に対する撮影位置から移動していると判定することを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置。

【請求項20】

前記第３の閾値は、前記撮像装置の前側におけるあおり深度から決定することを特徴とする請求項１９に記載の撮像装置。

【請求項21】

前記第１の駆動機構の回転軸と直交する軸周りに前記撮像素子を回転駆動させる第３の駆動機構を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

【請求項22】

前記光軸周りに前記撮像素子を回転駆動させる第４の駆動機構を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

【請求項23】

撮像装置の制御方法であって、
前記撮像装置の振動を検出する振動検出工程と、
前記振動検出工程における検出結果に基づき、前記撮像装置の傾きを判定する傾き判定工程と、
前記振動検出工程の検出結果が第１の閾値以上であった場合、前記撮像装置の傾きが変化したと判定し、前記振動検出工程の検出結果が前記第１の閾値未満であった場合、前記撮像装置の傾きが変化していないと判定する第１の判定工程と、
前記第１の判定工程で前記撮像装置の傾きが変化したと判定した場合、前記傾き判定工程で判定された判定結果に応じて、撮像素子の光軸に直交する面に対して前記撮像素子を回転駆動させる第１の駆動機構と前記撮像素子を有する撮像部を前記第１の駆動機構の回転軸と平行な軸周りに回転駆動させる第２の駆動機構の回転量を決定する決定工程と、を有する、
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。

【請求項24】

撮像装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記プログラムは前記コンピュータに、
前記撮像装置の振動を検出する振動検出工程と、
前記振動検出工程における検出結果に基づき、前記撮像装置の傾きを判定する傾き判定工程と、
前記振動検出工程の検出結果が第１の閾値以上であった場合、前記撮像装置の傾きが変化したと判定し、前記振動検出工程の検出結果が前記第１の閾値未満であった場合、前記撮像装置の傾きが変化していないと判定する第１の判定工程と、
前記第１の判定工程で前記撮像装置の傾きが変化したと判定した場合、前記傾き判定工程で判定された判定結果に応じて、撮像素子の光軸に直交する面に対して前記撮像素子を回転駆動させる第１の駆動機構と前記撮像素子を有する撮像部を前記第１の駆動機構の回転軸と平行な軸周りに回転駆動させる第２の駆動機構の回転量を決定する決定工程と、を実行させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像装置、撮像装置の制御方法、及びプログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

撮像装置に振動が加わると、その振動により被写体像のブレやボケが生じて画質が劣化する。このため、ＰＡＮやＴＩＬＴ回転などの駆動機構を有する撮像装置では、振動に対して駆動機構を制御することで、振動による画角変動を抑制する防振技術である、ＰＴ（ＰＡＮ ＴＩＬＴ）防振が知られている。

【0003】

一方、所定の画角内における距離の異なる広い範囲に対して焦点の合った被写体画像を得る、いわゆるあおり撮影が知られている。また、あおり撮影可能な撮像装置がＰＡＮやＴＩＬＴの駆動機構を有する場合、焦点のあった状態を維持するために、振動による焦点ずれを抑制する防振技術がある。例えば特許文献１には、ＰＡＮやＴＩＬＴの駆動機構の駆動状態に応じて、自動的にあおり角を制御することを可能とする撮像装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１６１８９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１で示した撮像装置では、振動に応じたＰＴ防振とＰＴの駆動状態に応じたあおり角制御を独立して駆動すると、あおり角の制御が誤作動する場合がある。例えば、ＰＴ防振によって画角変動が抑えられているにもかかわらず、あおり角が変動することによって、被写体のボケ（焦点ずれ）が悪化する。

【0006】

本発明はこのような事情に鑑み、あおり撮影の際に振動が加わっても、あおり角制御の誤動作を抑制した撮像装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての撮像装置は、撮像素子を備えた撮像部と、前記撮像素子の光軸に直交する面に対して前記撮像素子を回転駆動させる第１の駆動機構と、前記撮像部を前記第１の駆動機構の回転軸と平行な軸周りに回転駆動させる第２の駆動機構と、撮像装置の振動を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づき、前記撮像装置の傾きを判定する傾き判定手段と、前記検出手段の検出結果が第１の閾値以上であった場合、前記撮像装置の傾きが変化したと判定し、前記検出手段の検出結果が前記第１の閾値未満であった場合、前記撮像装置の傾きが変化していないと判定する第１の判定手段と、前記第１の判定手段が前記撮像装置の傾きが変化したと判定した場合に、前記傾き判定手段の判定結果に応じて、前記第１の駆動機構と前記第２の駆動機構の回転量を決定する決定手段と、を有する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、あおり撮影の際に振動が加わっても、あおり角制御の誤動作を抑制した撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１における撮像装置のハードウェア構成図である。

【図2】実施形態１における撮像装置の概略構成図である。

【図3】実施形態１における撮像装置の機能ブロック図である。

【図4】実施形態１におけるあおり撮影の説明図である。

【図5】実施形態１における撮像装置に振動が加わって、矢印Ｒの方向に撮像装置１００の傾きが変化する様子を示す模式図である。

【図6】実施形態１における図５の撮像時におけるレンズユニットと撮像素子との位置関係を示す模式図である。

【図7】実施形態１における回転駆動制御後のピント面を示す模式図である。

【図8】実施形態１におけるあおり角制御前後のピント面を示す模式図である。

【図9】実施形態１におけるフォーカスレンズ制御後のピント面を示す模式図である。

【図10】実施形態１における処理を実現するフローチャートである。

【図11】実施形態２におけるあおり撮影における被写界深度の説明図である。

【図12】実施形態２における撮像装置１００に振動が加わり、高さが変化する場合の説明図である。

【図13】実施形態２における処理を実現するフローチャートである。

【図14】実施形態２における処理を実現するフローチャートである。

【図15】実施形態２における、あおり撮影における被写界深度の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0011】

＜実施形態１＞
図１及び図２を参照して、実施形態１における撮像装置１００の構成について説明する。図１は、実施形態１における撮像装置１００のハードウェア構成図である。図２は、実施形態１における撮像装置１００の概略構成図である。

【0012】

撮像装置１００は、ＣＰＵ１０と、ＲＯＭ１１と、ＲＡＭ１２と、記憶装置１３と、通信部１４と、を有するように構成される。

【0013】

ＣＰＵ１０は、少なくとも１つのコンピュータで構成され、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１１に記憶された制御プログラムを読み出して各種処理を実行する中央演算装置である。ＲＯＭ１１は、不揮発性メモリであり、各実施形態のプログラムやその他の制御に必要なプログラム（制御プログラム）や各データを格納する。

【0014】

ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２は、揮発性メモリであり、ＣＰＵ１０の主メモリ、ワークエリア等の一時記憶領域として用いられる。また、ＲＡＭ１２は、画像や映像データ等の各種データを一時記憶する。

【0015】

記憶装置１３は、各種データや各種プログラム等を記憶する。記憶装置１３は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリ、ＳＤカード等の不揮発性の記憶装置である。記憶装置１３は、ＯＳや各種のプログラム及び各種のデータ等の永続的な記憶領域として使用される他に、短期的な各種のデータ等の記憶領域としても使用される。通信部１４は、有線または無線によりネットワークを介してクライアント装置やサーバ等の外部装置との通信処理を行う。

【0016】

撮像装置１００の機能や処理は、ＣＰＵ１０がＲＯＭ１１又は記憶装置１３に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。また、他の例としては、ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１１等に替えて、ＳＤカード等の記録媒体に格納されているプログラムを読み出してもよい。

【0017】

尚、実施形態１では、撮像装置１００は、１つのプロセッサ（ＣＰＵ１０）が１つのメモリ（ＲＯＭ１１）を用いて後述するフローチャートに示す各処理を実行するものとするが、他の様態であっても構わない。例えば、複数のプロセッサや複数のＲＡＭ１２、ＲＯＭ１１及びストレージ（記憶装置１３）を協働させて後述するフローチャートに示す各処理を実行することもできる。また、ハードウェア回路を用いて一部の処理を実行するようにしてもよい。また、ＣＰＵ以外のプロセッサを用いて後述する撮像装置１００の機能や処理を実現するようにしてもよい。また、例えば、ＣＰＵに替えてＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いることとしてもよい。

【0018】

図２より、撮像装置１００は、撮像部１０１、レンズユニット１０２、撮像素子１０３、あおり駆動部（第１の駆動機構）１０４、回転駆動部（第２の駆動機構）１０５、振動検出部１０６、制御装置２００から構成される。

【0019】

撮像部１０１は、レンズユニット１０２、撮像素子１０３、及びあおり駆動部１０４から構成される。撮像部１０１は、回転駆動機構を有し、後述する撮像素子１０３の回転駆動機構の回転軸と平行な軸に対して（平行な面に対して）撮像部１０１を回転駆動することが可能である。即ち、撮像部１０１が有する回転駆動機構は、撮像素子１０３における回転駆動機構の回転軸と平行な軸周りに撮像部１０１を回転駆動させることができる。撮像部１０１の駆動は後述する制御装置２００により制御される。

【0020】

レンズユニット１０２は、ズームレンズ、フォーカスレンズ、及び絞り機構を有し、被写体からの光を撮像素子１０３の受光面に集光する。ズームレンズは光軸方向に移動し、撮影倍率を変更することが可能である。フォーカスレンズは光軸方向に移動し、焦点を調節することが可能である。絞り機構は光学系を通過する光量を調節することが可能である。また、ズームレンズ、フォーカスレンズ等の各レンズ及び絞り機構は、不図示の駆動部（駆動機構）を有し、制御装置２００により駆動及びレンズの移動が制御される。また、制御装置２００は、撮像部１０１を介して周囲の環境（領域）を撮影（撮像）するように、撮像装置１００における撮像の際の各種動作等の制御を実行する。

【0021】

撮像素子１０３は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサなど半導体素子を有する。撮像素子１０３は、レンズユニット１０２から入光された光から、被写体像を光電変換して、アナログ信号を生成する。また、撮像素子１０３は、あおり駆動部１０４によって、受光面とレンズユニット１０２の光軸に直交する面とのなす角を変更することが可能である。即ち、回転駆動機構として機能するあおり駆動部１０４は、撮像素子１０３の光軸と直交する面に対して撮像素子１０３を回転駆動させることができる。

【0022】

あおり駆動部１０４は、撮像素子１０３を回転駆動させるモータを有し、制御装置２００からの駆動信号に基づいて、撮像素子１０３の受光面とレンズユニット１０２の光軸に直交する面とのなす角を変更することが可能である。即ち、あおり駆動部１０４により光軸と直交する面に対して撮像素子１０３を回転させる（光軸と直交する面内での角度を変更する）ことができる。あおり駆動部１０４は、回線を介して制御装置２００と接続されている。

【0023】

回転駆動部１０５は、撮像部１０１を回転駆動させるモータを有し、制御装置２００からの駆動信号に基づいて、撮像部１０１を回転駆動することが可能である。回転駆動部１０５の回転軸は、あおり駆動部１０４の回転軸と平行な軸である。そのため、撮像装置１００は撮像部１０１と撮像素子１０３を同一方向または反対方向へ同時に回転駆動することが可能である。

【0024】

振動検出部１０６は、不図示の角加速度センサ及び加速度センサを有する。振動検出部１０６は、撮像装置１００に加わる振動を加速度センサで検出し、電気信号に変換し、デジタルデータとして出力する。さらに、振動検出部１０６は、撮像装置１００の傾きを角加速度センサで検出して電気信号に変換し、デジタルデータとして出力する。

【0025】

角加速度センサは、角加速度センサの検出方向が、撮像部１０１及び撮像素子１０３の回転方向に対して感度を持つ配置にする。また、加速度センサは、加速度センサの検出方向が、撮像装置１００の移動方向に対して感度を持つ配置にする。回転軸と検出方向については後述する。振動検出部１０６は、撮像装置１００に加わる振動を検出する検出手段としても機能する。具体的には振動検出部１０６は、角加速度センサ及び加速度センサによって撮像装置１００に加わる振動から撮像装置１００の傾き変化（傾きの大きさ）と撮像装置１００の移動を検出（検知、判定）する。検出（判定）した結果の情報（検出結果）は、振動算出部２０４に出力される。振動検出部１０６は、回線を介して制御装置２００と接続されている。このように、振動検出部１０６が出力する検出結果には撮像装置１００の加速度の情報と角加速度の情報が含まれる。

【0026】

尚、撮像部１０１は撮像装置１００の不図示の鏡筒内に収納される。また、あおり駆動部１０４または振動検出部１０６は撮像装置１００内に配置されればよいが、鏡筒内に収納されるようにしてもよい。

【0027】

次に、図３を参照して、制御装置２００の構成について説明する。図３は、撮像装置１００の機能ブロック図である。具体的には、撮像装置１００の制御装置２００における機能ブロック図である。制御装置２００は、その機能として、Ａ／Ｄ変換部２０１、画像処理部２０２、Ｉ／Ｆ部２０３、振動算出部２０４、駆動量算出部２０５、レンズユニット制御部２０６を含むように構成される。さらに制御装置２００は、その機能として、あおり角算出部２０７、あおり角制御部２０８、回転量算出部２０９、回転制御部２１０、記憶部２１１を含むように構成される。

【0028】

Ａ／Ｄ変換部２０１は、撮像素子１０３から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号を画像処理部２０２に出力する。

【0029】

画像処理部２０２は、変換されたデジタル信号に対してデジタルゲインによる露出調整、デモザイキング処理、ホワイトバランス処理、ガンマ処理等を含む信号処理を行ってデジタル画像を生成する。また、上記デジタル画像をインターフェース（Ｉ／Ｆ）部２０３に合わせて、ＪＰＥＧ方式などにフォーマット変更処理を行う。

【0030】

インターフェース（Ｉ／Ｆ）部２０３は、撮像装置１００をＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等や表示装置、その他のメディア（例えば、ハードディスク、メモリーカード、ＳＤカード、ＵＳＢメモリ等）に繋ぐためのインターフェースである。

【0031】

振動算出部２０４は、振動検出部１０６から出力されるデジタルデータ（検出結果）に基づき、撮像装置１００における振動の方向と大きさを算出する。振動算出部２０４は、振動検出部１０６の角加速度センサから出力されるデジタルデータ（検出結果）に基づき、撮像装置１００の傾き変化（角度変化）を算出（判定）する傾き判定手段としても機能する。具体的には、傾き判定手段は、角加速度センサから出力されるデジタルデータを積分し、振動による撮像装置１００の角度変化を算出する。尚、振動算出部２０４は、振動と傾きとを紐づけたテーブルを用いて撮像装置１００の傾きを判定するようにしてもよい。

【0032】

また、振動算出部２０４は、振動検出部１０６の加速度センサから出力されるデジタルデータ（検出結果）に基づき、撮像装置１００の移動量（撮像装置１００が撮影する被写体に対する移動量）を算出（判定）する移動量判定手段としても機能する。具体的には、移動量判定手段は、加速度センサから出力されるデジタルデータを積分し、振動による撮像装置１００の移動量を算出する。尚、振動算出部２０４は、振動と移動量とを紐づけたテーブルを用いて撮像装置１００の移動量を判定するようにしてもよい。

【0033】

駆動量算出部２０５は、振動算出部２０４により求められた、振動による撮像装置１００の傾き変化（角度変化）、移動量に基づきフォーカス制御目標距離を算出し、レンズユニット１０２の駆動量を決定する。

【0034】

レンズユニット制御部２０６は、駆動量算出部２０５で算出されたレンズユニット１０２の駆動量に基づき、レンズユニット１０２の駆動を制御することで、レンズユニット１０２における移動を制御する。レンズユニット制御部２０６は、フォーカスレンズを含むレンズユニット１０２の駆動を制御する際、第３の駆動制御手段としても機能する。

【0035】

あおり角算出部２０７は、振動算出部２０４により求められた、振動による撮像装置１００の傾き変化（角度変化）、移動量に基づいてあおり制御目標角と算出し、レンズユニット１０２におけるあおり角の駆動量を決定する。

【0036】

あおり角制御部２０８は、あおり角算出部２０７が算出したレンズユニット１０２のあおり角に基づき、あおり駆動部１０４の駆動を制御することで、レンズユニット１０２における傾きを制御する。即ち、撮像素子１０３の受光面とレンズユニット１０２の光軸に垂直な面の傾きを制御する。あおり角制御部２０８は、あおり駆動部１０４の駆動を制御する際、第１の駆動制御手段としても機能する。本実施形態では、鉛直方向の回転（ＴＩＬＴ）を例に挙げて説明する。

【0037】

回転量算出部２０９は、振動算出部２０４により求められた、振動による撮像装置１００の傾き変化（角度変化）、移動量から、撮像部１０１の回転駆動量を算出する。駆動量算出部２０５、あおり角算出部２０７、回転量算出部２０９の算出結果は相互に影響がある。そこで本実施形態では、各算出部の算出方法をそれぞれ説明した後に、各駆動機構による防振動作とあおり角の制御を協調制御する方法について説明する。

【0038】

回転制御部２１０は、回転量算出部２０９で算出された撮像部１０１の回転駆動量に基づき、回転駆動部１０５を駆動し、撮像部１０１の回転を制御する。回転制御部２１０は、あおり駆動部１０４の駆動を制御する際、第１の駆動制御手段としても機能する。本実施形態では、あおり角制御部２０８と同様に、鉛直方向の回転（ＴＩＬＴ）、即ち鉛直方向における軸周りに回転するチルト回転を例に挙げて説明する。

【0039】

記憶部２１１は、メモリによって構成される。メモリとはＳＲＡＭやＤＲＡＭといった揮発性メモリや、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリといった不揮発性メモリである。

【0040】

本実施形態では、撮像装置１００を船上に設置され、撮像装置１００で船外を撮影する場合を想定する。船上に撮像装置１００が設置された場合、波によって船が揺れると、船外の被写体との相対位置または角度がずれて、画角変動や焦点ずれが発生する。船首に設置された船の前方を撮影する撮像装置１００に加わる揺れの種類は、移動を伴うものは、上下揺れ、前後揺れ、左右揺れがあり、回転を伴うものは、横揺れ（ローリング）、縦揺れ（ピッチング）、船首揺れ（ヨーイング）がある。本実施形態では、縦揺れによって傾き変化が生じる場合を例に挙げて説明する。

【0041】

次に図４を参照して、あおり駆動部１０４を駆動して撮像素子１０３を傾動させ、あおり撮影を行う場合について説明する。図４は、撮像装置１００を用いて被写体面４０３を撮影する場合の説明図である。撮像素子１０３は、図４において示されるｚ軸方向を軸として回転駆動することが可能である。図４において示されるように、レンズユニット１０２と撮像素子１０３は、レンズユニット１０２の主面４０１、撮像素子１０３の撮像面４０２、被写体面４０３が１点で交わる位置関係となる（シャインプルーフの原理）。シャインプルーフの原理から、ピント面４０４と被写体面４０３の面が一致し、被写体面上で画角手前から奥までピントが合う。

【0042】

ピント面４０４が被写体面４０３に合う時の、レンズユニットの主面４０１と撮像素子の撮像面４０２のなす角であるあおり角（あおり制御目標角）ｂは、以下に示す式（１）を用いて算出される。

【数1】

【0043】

ここで、Ｄは被写体面までの距離（フォーカス制御目標距離）、ａは被写体面と光軸のなす角、ｆは焦点距離である。あおり撮影時は、被写界深度４０７は通常撮影時と異なり、前側あおり深度面４０５、後側あおり深度面４０６に囲まれた領域になる。あおり撮影時の被写界深度ｄ’_１及びｄ’_２は、通常撮影時の被写界深度を用いて、以下の式（２）と式（３）で求めることができる。

【数2】

【数3】

【0044】

ここで、ｄ_１は通常撮影時の後側被写界深度、ｄ_２は通常撮影時の前側被写界深度、Ｄは被写体面までの距離（フォーカス制御目標距離）、ａは被写体面と光軸のなす角、ωは撮影半画角である。

【0045】

以下、図５、図６及び図７を参照して、本実施形態における回転駆動部１０５及び回転量算出部２０９による防振動作（画角変動の抑制および焦点ずれの抑制）について説明する。図５は、撮像装置１００に振動が加わって、矢印Ｒの方向に撮像装置１００の傾きが変化する様子を示した模式図である。撮像装置１００は、取り付け部５０１を介して天吊りされているものとする。また、図５の５０２は被写体面を示す。図６は、図５の撮像時における、撮像装置１００に振動が加わった後のレンズユニット１０２と撮像素子１０３との位置関係を示す模式図である。図７は、防振動作後のレンズユニット１０２と撮像素子１０３との位置関係を示す模式図である。図５に示すように、撮像装置１００の位置及び画角は、振動前（点線）と振動後（実線）で異なることが分かる。

【0046】

図６に示すように、撮像装置１００の傾き変化により、被写体面までの距離Ｄ_０はＤ_１に、被写体面と光軸のなす角ａ_０はａ_１に変化する。被写体面までの距離および被写体面と光軸のなす角が変化するため、ピント面６０２は撮像装置１００の傾き方向にずれ、被写体面６０１と一致しない。すなわち焦点ずれが発生する。

【0047】

図７は、具体的には図５で傾きが変化した後の撮像装置１００において、回転駆動部１０５が回転駆動し、撮像部１０１が矢印Ｒ’方向に回転（防振）した際のレンズユニット１０２と撮像素子１０３の位置関係を示す模式図を示している。矢印Ｒ’方向の回転における回転量は、振動による撮像素子１０３の矢印Ｒ方向の回転量に等しい（同等となる）。これにより振動によって変化した傾きを回転駆動部１０５によって相殺し、画角変動を抑制（防振）することが可能となる。

【0048】

また、撮像素子１０３の矢印Ｒ方向の回転量は、回転量算出部２０９により、振動算出部２０４から出力される傾き変化を用いて算出することが可能である。従って、撮像部１０１は振動が加わる前の位置に戻り、フォーカス制御目標距離Ｄ_０、焦点距離ｆ、被写体面と光軸のなす角ａ_０は振動が加わる前と同じ値となる。これより、あおり角ｂ_０を変更せずにシャインプルーフの原理を満たすことができ、被写体面７０１とピント面７０２を合わせることができる。すなわち、焦点ずれを抑制することができる。

【0049】

以下、図８及び図９を参照して、あおり駆動部１０４及びあおり角算出部２０７による防振動作（焦点ずれの抑制）について説明する。図８は、撮像装置１００の傾き変化に対して、あおり角を制御した場合の、レンズユニット１０２と撮像素子１０３の位置関係を示す模式図である。図９は、撮像装置１００傾き変化に対して、あおり角及びフォーカスレンズを制御した場合の、レンズユニット１０２と撮像素子１０３の位置関係を示す模式図である。

【0050】

撮像装置１００に振動が加わることで、レンズユニット１０２の主面がΔθだけ傾くとき、振動が加わった後の光軸と被写体面のなす角ａ_１は、以下の式（４）を用いて求められる。

【数4】

【0051】

ここで、ａ_０はあおり角制御前の光軸と被写体面のなす角、Δθはレンズユニット主面の傾き変化角である。変化角Δθは、振動算出部２０４により、振動検出部１０６から出力されるデジタルデータを用いて算出することが可能である。また、振動が加わった後のフォーカス制御目標距離Ｄ_１は、撮像素子１０３の回転軸と、回転駆動部１０５の回転軸の距離が十分小さいとすると、以下の式（５）を用いて求められる。

【数5】

【0052】

ここで、Ｄ_０は振動が加わる前のフォーカス制御目標距離、ｆは焦点距離である。振動が加わる前のフォーカス制御目標距離Ｄ_０は、画面中心における位相差ＡＦ（ＡＵＴＯ ＦＯＣＵＳ）によるフォーカスの評価値から距離情報に換算する。また、フォーカスレンズの位置に対する被写体までの距離のテーブルを保有し、位相差ＡＦによって決定されたフォーカスレンズの位置に対する距離を参照してもよい。この他にも、ＬｉＤＥＲなどの外部測距センサなどから距離を求めてもよい。焦点距離ｆは、レンズユニットの光学設計と撮像素子の配置によって決定される。レンズユニット１０２が交換可能である場合には、レンズユニット１０２から光学情報や識別番号を取得して、焦点距離を算出する。

【0053】

振動が加わった後の光軸と被写体面のなす角ａ_１、および振動が加わった後のフォーカス制御目標距離Ｄ_１より、あおり制御目標角ｂ_１は、以下の式（６）を用いて求められる。

【数6】

【0054】

図８に示すように、撮像素子１０３をあおり制御目標角ｂ_１に制御すると、レンズユニットの主面と撮像素子１０３の撮像面の交点が被写体面８０１と重なる位置に移動する。このときピント面８０２は、レンズユニットの主面と撮像面の交点の移動により、撮像装置１００の傾き変化の方向Ｒと反対方向に傾くため、焦点ずれが抑制する方向に動作する。また、被写界深度は、ピント面８０２の傾き変化に伴い、被写界深度８０３から被写界深度８０４に変化する。即ち、画角内の被写体面（被写体）がピントの合う領域である被写界深度内となって焦点ずれが抑制する。

【0055】

以下、図９を参照して、あおり角を制御した図８の状態から、さらにフォーカスレンズを制御することで、焦点ずれをより抑制する方法について以下に説明する。撮像素子１０３をあおり制御目標角ｂ_１となるように制御し、さらにレンズユニット１０２を式（３）より求められるフォーカス制御目標距離Ｄ_１となるように制御することで、被写体面９０１とピント面９０２を合わせることができる。即ち、焦点ずれが抑制される。

【0056】

次に、図１０を参照して、本実施形態における撮像装置１００の回転駆動制御による防振動作と、あおり角制御による防振動作を切り替えて駆動する方法について説明する。図１０は、本実施形態における回転駆動制御とあおり角制御の切り替え制御のフローチャートである。以下の各処理は、撮像装置１００のＣＰＵ１０がＲＯＭ１１又は記憶装置１３に記憶されたプログラムを実行することによって実現される。また、各工程（ステップ）について先頭にＳを付けて表記することで、工程（ステップ）の表記を省略する。

【0057】

まず、Ｓ１００１では、振動算出部２０４は、振動検出部１０６より出力されるデジタルデータに基づき、振動検出部１０６が振動を検出したか否かを判定する。振動の判定には閾値（第１の閾値）を設け、当該第１の閾値と振動検出部１０６より出力されるデジタルデータと比較する。そして、振動算出部２０４は、第１の閾値以上の場合は振動として検出するようにし、閾値未満の場合は振動として検出しないようにする。被写界深度に収まる微小振動は、振動として検出しない。尚、具体的には、振動算出部２０４は、振動により撮像装置１００の傾きが変化したか否かを第１の閾値に基づいて判定する。また第１の閾値の設定方法については後述する。

【0058】

振動算出部２０４による判定の結果、第１の閾値未満であった場合には、撮像装置１００は振動していない（振動検出部１０６は撮像装置１００の振動を検出していない）と判定し、Ｓ１００１の判定処理を繰り返す。この場合、振動算出部２０４は、撮像装置１００が振動により現在の位置（現在の撮像部１０１の傾き角度）より傾きが変化していないと判定する。一方、第１の閾値以上であった場合には、撮像装置１００が振動したと判定し、Ｓ１００２に進む。この場合、振動算出部２０４は、撮像装置１００が撮影する被写体に対する撮影位置が振動により現在の位置（現在の撮像部１０１の傾き角度）より傾きが変化していると判定する。本処理の際、振動算出部２０４は、撮像装置１００が振動により傾きが変化したか否かを第１の閾値に基づいて判定する第１の判定手段としても機能する。

【0059】

次に、Ｓ１００２では、振動算出部２０４は、振動検出部１０６より出力されるデジタルデータを用いて、撮像装置１００の傾き変化を算出する。

【0060】

次に、Ｓ１００３では、振動算出部２０４は、Ｓ１００２で算出された撮像装置１００の傾き変化の大きさが、閾値（第２の閾値）を超えたか否かを判定する。判定の結果、傾き変化の大きさが第２の閾値以上である場合、回転駆動部１０５の回転駆動制御による防振動作を行うため、Ｓ１００４に進む。一方、傾き変化の大きさが第２の閾値未満の場合、あおり角制御による防振動作を行うため、Ｓ１００６に進む。本処理の際、振動算出部２０４は、撮像装置１００における傾き変化の大きさが第２の閾値を超えたか否かを判定する第２の判定手段としても機能する。第２の閾値の設定方法については後述する。

【0061】

次に、Ｓ１００４では、回転量算出部２０９は、振動算出部２０４がＳ１００２で算出した撮像装置１００の傾き変化に基づき、回転駆動部１０５の回転駆動量（駆動量）を算出して決定する。回転駆動部１０５の回転駆動量は、当該撮像装置１００の傾き変化に応じて変化する。本処理の際、回転量算出部２０９は、回転駆動部（第２の駆動機構）１０５の回転量を決定する決定手段としても機能する。

【0062】

次に、Ｓ１００５では、回転制御部２１０は、Ｓ１００４で回転量算出部２０９が決定した回転駆動量に基づいて、回転駆動部１０５を駆動制御して防振動作を行う。その後、本処理フローを終了する。

【0063】

次に、Ｓ１００６では、あおり角算出部２０７は、Ｓ１００２で振動算出部２０４が算出した撮像装置１００の傾き変化に基づき、光軸と被写体面のなす角（光軸と直交する面に対して撮像素子１０３を回転させる角度）を算出して決定する。

【0064】

次に、Ｓ１００７では、駆動量算出部２０５は、Ｓ１００２で振動算出部２０４が算出した撮像装置１００の傾き変化に基づき、フォーカス制御目標距離を算出し、レンズユニット１０２の駆動量を決定する。具体的には、駆動量算出部２０５は、振動算出部２０４が算出した撮像装置１００の傾き変化からフォーカス制御目標距離を算出して決定し、当該フォーカス移動目標距離に基づき、撮像部１０１が有するレンズユニット１０２の駆動量（移動量）を決定する。フォーカス制御目標距離は、当該撮像装置１００の傾き変化に応じて変化する。本処理の際、駆動量算出部２０５は、フォーカスレンズの駆動量を決定する決定手段としても機能する。

【0065】

次に、Ｓ１００８では、あおり角算出部２０７は、Ｓ１００２で振動算出部２０４が算出した撮像装置１００の傾き変化に基づき、あおり制御目標角を算出し、あおり駆動部１０４の回転量を決定する。具体的には、あおり角算出部２０７は、振動算出部２０４が算出した撮像装置１００の傾き変化に基づき、あおり制御目標角を算出して決定し、当該あおり制御目標角に基づき、撮像部１０１が有するあおり駆動部１０４の駆動量（回転量）を決定する。あおり制御目標角は、当該撮像装置１００の傾き変化に応じて変化する。本処理の際、あおり角算出部２０７は、あおり駆動部（第１の駆動機構）１０４の回転量を決定する決定手段としても機能する。

【0066】

次に、Ｓ１００９では、あおり角制御部２０８は、撮像素子１０３の傾きを、Ｓ１００８であおり角算出部２０７により決定されたあおり制御目標角となるようにあおり駆動部１０４を駆動制御して防振動作を行う。

【0067】

次に、Ｓ１０１０では、レンズユニット制御部２０６は、Ｓ１００７で駆動量算出部２０５により決定されたフォーカス制御目標距離となるようにレンズユニット１０２を駆動制御して防振動作を行う。その後、本処理フローを終了する。

【0068】

上記のように振動算出部２０４による判定の結果、撮像装置１００の傾き変化の大きさが第２の閾以上であった場合、回転制御部２１０は回転駆動部１０５を制御し、撮像装置１００の傾き変化の大きさに応じた回転駆動を行う。そして、撮像装置１００の傾き変化の大きさが第２の閾未満であった場合、あおり角制御部２０８はあおり駆動部１０４を制御し撮像装置１００の傾き変化の大きさに応じた回転駆動を行う。また、上記のように、あおり駆動部１０４の回転量と回転駆動部１０５の回転量は、振動算出部２０４による判定結果から決定することができる。尚、回転量算出部２０９が行っていた回転駆動部１０５の回転駆動量の決定を回転制御部２１０が行うようにしてもよい。また、駆動量算出部２０５が行っていたレンズユニット１０２の駆動量（移動量）の決定をレンズユニット制御部２０６が行うようにしてもよい。また、あおり角算出部２０７が行っていたあおり駆動部１０４の駆動量（回転量）の決定をあおり角制御部２０８が行うようにしてもよい。

【0069】

本実施形態によれば、あおり撮影の際に振動が加わった場合に、回転駆動部１０５による防振動作とするか、あおり駆動部１０４による防振動作とするかを適切に選択することができ、あおり角制御の誤動作を抑制した撮像装置を実現することができる。

【0070】

以下、図１０中Ｓ１００３における振動に基づく傾き変化の大きさ判定で用いる第２の閾値の決定方法について、補足で説明する。Ｓ１００３で用いる第２の閾値は、撮像素子１０３を傾動可能（撮像素子１０３が駆動可能）な角度（回転可能な範囲）から決定することが望ましい。即ち、第２の閾値は、あおり角制御部２０８が制御するあおり駆動部１０４の制御可能範囲と回転制御部２１０が制御する回転駆動部１０５の制御可能範囲から決定することが望ましい。尚、第２の閾値は、あおり角制御部２０８が制御するあおり駆動部１０４の制御可能範囲から決定してもよい。または回転制御部２１０が制御する回転駆動部１０５の制御可能範囲から決定してもよい。

【0071】

尚、図１０に示す上記の処理では撮像装置１００の傾き変化の大きさが第２の閾値を超えるか判定し、第２の閾値以上であれば回転駆動部の駆動を行い、第２の閾値未満であれば、あおり駆動部とレンズユニットの駆動を行った。これに限らず、例えば、撮像装置１００の傾き変化の大きさから求められるあおり制御目標角が、撮像素子１０３を傾動可能な角度以下であれば撮像素子１０３を駆動し、撮像素子１０３を傾動可能な角度以上であれば撮像部１０１を回転駆動してもよい。撮像素子１０３の駆動機構（あおり駆動部１０４）は、撮像部１０１の駆動機構（回転駆動部１０５）に比較し、小型で制御性がよい特徴がある。そのため、制御精度の向上をすることができる。

【0072】

本実施形態では、回転駆動制御による防振動作と、あおり角制御による防振動作の協調制御として、撮像装置１００の傾き変化の大きさによって、回転駆動制御による防振動作と、あおり角制御による防振動作を切り替える例を説明した。しかし、回転駆動制御による防振動作と、あおり角制御による防振動作の協調制御はこれに限定されるものではない。

【0073】

例えば、あおり角制御による防振動作の制御を優先とした協調制御を行ってもよい。あおり角制御による防振動作を優先することで、被写体面にフォーカスを合わせ続けることを優先とした制御が可能となる。また、例えば、回転駆動制御による防振動作を優先とした協調制御を行ってもよい。回転駆動制御による防振動作を優先することで、画角変動を抑制することを優先とした制御が可能になる。これらいずれかの防振動作を優先させるかを例えば操作者（ユーザ）が選択または設定可能とするようにしてもよい。

【0074】

図１１を参照して、図１０のＳ１００１における振動の検出有無の判定で用いる第１の閾値の決定方法について、補足で説明する。図１１は、図５の振動が加わる前の撮像装置１００におけるピント面と被写界深度の関係を示した図である。図１１中の１１０１は被写体面を示しており、１１０２はピント面を示している。また１１０３は前側あおり深度面を示しており、１１０４は後側あおり深度面を示している。

【0075】

あおり撮影中は、前側あおり深度ｄ’_１が、後側あおり深度ｄ’_２より浅くなる。よって、振動を判定する閾値としての第１の閾値は、前側あおり深度ｄ’_２を基に決定することが望ましい。例えば、傾き変化に閾値を設ける場合、被写体面と前側あおり深度面１１０３のなす角φを閾値（第１の閾値）とする。被写体面１１０１と前側あおり深度面１１０３のなす角φは以下の式（７）で求めることができる。

【数7】

【0076】

ここで、ｄ_２はあおり撮影をしない場合の前側被写界深度、ａ_０は被写体面と光軸のなす角、Ｄ_０は被写体面までの距離（フォーカス制御目標距離）である。振動の検出有無の判定において、傾き変化の閾値として第１の閾値を設けることで、振動が許容範囲（例えば被写体が被写界深度内に収まってる）の場合には、振動として検出しないことで、駆動部の寿命向上や消費電力の増大を防ぐことができる。

【0077】

レンズユニット制御部２０６におけるレンズユニット１０２の駆動制御、あおり角制御部２０８におけるあおり駆動部１０４の駆動制御、及び回転制御部２１０における回転駆動部１０５の駆動制御について補足で説明する。レンズユニット１０２、あおり駆動部１０４、及び回転駆動部１０５の駆動制御は、撮像装置１００における撮影に対して影響が少なくなるように制御されることが望ましい。

【0078】

例えば、撮像素子１０３の露光期間を避けてレンズユニット１０２、あおり駆動部１０４、及び回転駆動部１０５の制御を行う。即ち、レンズユニット制御部２０６は、レンズユニット１０２の駆動制御を露光期間中は行わないように制御する。そして、あおり角制御部２０８は、あおり駆動部１０４の駆動制御を露光期間中は行わないように制御する。そして、回転制御部２１０は、回転駆動部１０５の駆動制御を露光期間中は行わないように制御する。このようにすることで、撮像装置１００による撮影への影響を抑制することができる。

【0079】

あおり角やフォーカスレンズ、及び撮像部１０１は物理的な駆動であるため、駆動が完了するまでに数～数十ｍｓかかる場合がある。このとき、振動検出部１０６の出力後に、あおり制御、フォーカス制御、及び回転制御が完了して実際に撮影するまでに遅延が発生してしまう。そのため、振動検出部１０６の出力結果をそのまま使用すると、実際の撮影タイミングで傾き変化がずれてしまう。そこで、振動算出部２０４において、振動検出部１０６の検出結果の出力タイミングと撮像装置１００の撮像タイミングとの時間差（遅延時間）分だけ傾き変化を加算することが望ましい。即ち、振動算出部２０４は、当該時間差に基づいた傾きの変化量（傾き変化値）を撮像装置１００の振動検出部１０６の検出結果に加算する補正を行い、新たな撮像装置１００の傾きにおける変化量を算出することが望ましい。

【0080】

さらに波の揺れには周期性があるため、振動算出部２０４は、その周期性から実際の撮像タイミングにおける傾き変化を予測してもよい。即ち、振動算出部２０４は、振動検出部１０６が検出する振動の周期性と撮像装置１００の撮像タイミングとの時間差（遅延時間）から、撮像タイミングにおける振動検出部１０６が出力する検出結果を予測（推定）する。遅遅延時間分だけ傾き変化を加算することで、実際の撮影タイミングにおいて、傾き変化のずれを抑制した撮影を行うことが可能となる。

【0081】

あおり駆動部１０４の構成について補足で説明する。本実施形態では、図４に示すように、撮像素子１０３の受光面とレンズユニット１０２の光軸に直交する面に対する角度を一次元的に変更可能である構成を述べた。しかし、あおり駆動部１０４はこれに限定されるものではなく、複数のモータ等の駆動機構を用いて角度を２次元的に変更可能な構成してもよい。例えば、あおり駆動部１０４の回転軸と直交する軸周りに撮像素子１０３を回転駆動させる駆動機構（第３の駆動機構）を有するようにしてもよい。

【0082】

また、１次元的な角度変更に加えて、レンズユニット１０２の光軸周りを含む光軸に直交する面内で回転する方向に駆動（ローテーション駆動）を行い、角度を２次元的に変更可能な構成の駆動機構（第４の駆動機構）を有してもよい。撮像素子１０３の角度を２次元的に変更可能とすることで、撮像装置１００に振動が加わり、撮像装置１００が光軸に直交する面内で回転（ローテーション）が生じた場合においても、焦点ずれを改善することが可能である。

【0083】

回転軸と検出方向について、図５を例に挙げて説明する。例えば、図５では、撮像部１０１及び撮像素子１０３の回転軸はｚ軸に平行であるため、加速度センサの感度が少なくとも図４のｚ軸を軸とした回転を検出可能である向きに角加速度センサを配置する。さらに、角加速度を積分することで傾きを算出することが可能となる。角加速度センサは１軸のみでなく、複数軸を有していてもよい。３軸を有することで、３次元的にすべての方向の角加速度を算出することが可能となる。また、振動検出部１０６には角加速度センサのみでなく上記したように加速度センサを有している。加速度センサを配置することによって、振動による撮像装置１００の傾き変化のみではなく、移動量も検出することが可能となる。加速度センサも角加速度センサと同様に、１軸だけでなく、複数軸を有していてもよい。３軸を有することで、３次元的にすべての方向の加速度を算出することが可能となる。

【0084】

回転駆動部１０５について補足で説明する。本実施形態では、回転駆動部１０５は鉛直方向の回転であるチルト回転（ＴＩＬＴ）を例に挙げて説明したが、水平方向の回転であるパン回転（ＰＡＮ）も可能な構成とすることができる。回転駆動部１０５がＰＡＮ及びＴＩＬＴの回転が可能な駆動部であり、あおり駆動部１０４の角度変化が１次元的である場合、回転駆動部１０５の回転方向とあおり駆動部１０４の回転方向が一致している方向は、防振動作の協調制御を行う。一方、回転駆動部１０５の回転方向とあおり駆動部１０４の回転方向が一致していない方向は、回転駆動部１０５による防振動作を行う。また、回転駆動部１０５がＰＡＮ及びＴＩＬＴの回転可能な駆動部であり、あおり駆動部１０４の角度変化が２次元的である場合、ＰＡＮとＴＩＬＴ両方の回転方向（パン回転とチルト回転の方向）において防振動作の協調制御を行う。

【0085】

実施形態１では、船上にカメラ（撮像装置）を設置する例について説明したが、車やバイク等の移動体やドローンなどにカメラを設置する場合についても本実施形態を適用可能である。この場合、少なくとも撮像素子１０３の回転軸方向に振動するカメラ（撮像装置）に対して本実施形態は適用することが可能である。また、振動検出部１０６は、撮像装置１００が撮像した画像の変化から振動の検出を行ってもよい。また、振動算出部２０４は、振動検出部１０６が画像の変化から検出した検出結果から撮像装置１００の移動量や角度変化を算出してもよい。

【0086】

＜実施形態２＞
実施形態１では、撮像装置１００に振動が加わり、撮像装置１００に傾き変化が発生する場合について説明した。実施形態２では、傾き変化に加え、上下方向の変位が生じる場合、当該上下方向の変位に対して、あおり角制御による防振動作を行う。そこで、実施形態２では、上下方向の変位に対するあおり角の制御方法を説明した後に傾き変化と上下方向の変位が発生する場合における、回転駆動制御による防振動作と、あおり角制御による防振動作の協調制御を説明する。以下、実施形態２では実施形態１と異なる点について説明する。また、実施形態２の撮像装置１００の構成は実施形態１の撮像装置１００の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。

【0087】

図１２は、撮像装置１００が矢印Ｈ方向に高さが変化した状態で被写体面１２０１を撮像している様子を示している。図１２に示すように、撮像装置１００に振動が加わり、矢印Ｈ方向に高さが変化すると、ピント面１１０２は矢印Ｈ方向にずれ、焦点ずれが生じる。振動が加わった後のフォーカス制御目標距離Ｄ_１は、以下の式（８）で求めることができる。

【数8】

【0088】

ここで、Ｄ_０は振動が加わる前のフォーカス制御目標距離、Δｈは移動量、ａは被写体面と光軸のなす角である。また、あおり制御目標角ｂ_１は、振動が加わった後のフォーカス制御目標距離Ｄ_１を用いて、以下の式（９）で求めることができる。

【数9】

【0089】

ここで、Ｄ_０はあおり制御前のフォーカス制御目標距離、ｆは焦点距離、Δｈは移動量、ａは被写体面と光軸のなす角である。撮像素子１０３をあおり制御目標角ｂ_１に制御し、レンズユニット１０２をフォーカス制御目標距離Ｄ_１に制御することで、レンズユニットの主面、撮像素子の撮像面、被写体面１１０１が１点で交わる。このときピント面はピント面１２０３となり、被写体面１１０１とピント面１２０３を合わせることができる。即ち、上下方向の変位が生じる場合、撮像素子１０３とレンズユニット１０２を制御することで焦点ずれを改善できる。

【0090】

次に、図１３と図１４を参照して、本実施形態における撮像装置１００の回転駆動制御による防振動作と、あおり角制御による防振動作の協調制御について説明する。図１３と図１４は、実施形態２における回転駆動制御とあおり角制御の協調制御のフローチャートである。以下の各処理は、撮像装置１００のＣＰＵ１０がＲＯＭ１１又は記憶装置１３に記憶されたプログラムを実行することによって実現される。また、各工程（ステップ）について先頭にＳを付けて表記することで、工程（ステップ）の表記を省略する。

【0091】

まず、Ｓ１３０１では、振動算出部２０４は、振動検出部１０６より出力されるデジタルデータに基づき、振動検出部１０６が振動を検出したか否かを判定する。振動の判定には、閾値（第３の閾値）を設け、当該第３の閾値と振動検出部１０６より出力されるデジタルデータとを比較する。そして、振動算出部２０４は、第３の閾値以上の場合は振動として検出するようにし、第３の閾値未満の場合は振動として検出しないようにする。具体的には、被写界深度に収まる微小振動は振動として検出しない。第３の閾値の設定方法については後述する。

【0092】

振動算出部２０４による判定の結果、第３の閾値未満であった場合には、撮像装置１００は振動していない（振動検出部１０６は撮像装置１００の振動を検出していない）と判定し、Ｓ１３０１の判定処理を繰り返す。この場合、振動算出部２０４は、撮像装置１００が撮影する被写体に対する撮影位置から移動していないと判定する。一方、第３の閾値以上であった場合には、撮像装置１００が振動したと判定しＳ１３０２に進む。この場合、振動算出部２０４は、撮像装置１００が撮影する被写体に対する撮影位置から移動していると判定する。本処理の際、振動算出部２０４は、撮像装置１００が振動したか否かを第３の閾値に基づいて判定する第３の判定手段としても機能する。

【0093】

次に、Ｓ１３０２では、振動算出部２０４は、振動検出部１０６より出力されるデジタルデータを用いて、撮像装置１００の傾き変化を算出する。

【0094】

次に、Ｓ１３０３では、振動算出部２０４は、振動検出部１０６より出力されるデジタルデータを用いて、撮像装置１００の移動量を算出する。

【0095】

次に、Ｓ１３０４では、振動算出部２０４により算出された撮像装置１００の傾き変化の大きさが閾値（第２の閾値）を超えたか否かを判定する。判定の結果、傾き変化の大きさが第２の閾値以上である場合、傾き変化に対して回転駆動制御の防振動作、移動による焦点ずれをあおり角制御による防振動作を行うために、Ｓ１３０５に進む。一方、傾き変化の大きさが第２の閾値未満である場合、傾き変化及び上下方向の変位に対して、あおり角の制御による防振動作を行うためにＳ１３１１に進む。本処理の際、振動算出部２０４は、撮像装置１００における傾き変化の大きさが第２の閾値を超えたか否かを判定する第２の判定手段としても機能する。尚、第２の閾値の設定方法については実施形態１と同様であるため説明を省略する。

【0096】

次に、Ｓ１３０５では、回転量算出部２０９は、振動算出部２０４がＳ１３０２で算出した撮像装置１００の傾き変化に基づき、回転駆動部１０５の回転駆動量（駆動量）を算出して決定する。回転駆動部１０５の回転駆動量は、当該撮像装置１００の傾き変化に応じて変化する。本処理の際、回転量算出部２０９は、回転駆動部（第２の駆動機構）１０５の回転量を決定する決定手段としても機能する。

【0097】

次に、Ｓ１３０６では、駆動量算出部２０５は、振動算出部２０４がＳ１３０３で算出した撮像装置１００の移動量に基づき、フォーカス制御目標距離を算出して決定する。具体的には、駆動量算出部２０５は、振動算出部２０４が算出した撮像装置１００の移動量から、フォーカス制御目標距離を算出して決定し、当該フォーカス移動目標距離に基づき、撮像部１０１が有するレンズユニット１０２の駆動量（移動量）を決定する。フォーカス制御目標距離は、当該撮像装置１００の移動量に応じて変化する。本処理の際、駆動量算出部２０５は、フォーカスレンズの駆動量を決定する決定手段としても機能する。

【0098】

次に、Ｓ１３０７では、あおり角算出部２０７は、振動算出部２０４がＳ１３０２で算出した撮像装置１００の傾き変化に基づき、あおり制御目標角を算出して決定する。具体的には、あおり角算出部２０７は、振動算出部２０４が算出した撮像装置１００の傾き変化に基づき、あおり制御目標角を算出して決定し、当該あおり制御目標角に基づき、撮像部１０１が有するあおり駆動部１０４の駆動量（回転量）を決定する。あおり制御目標角は、当該撮像装置１００の移動量に応じて変化する。本処理の際、あおり角算出部２０７は、あおり駆動部（第１の駆動機構）１０４の回転量を決定する決定手段としても機能する。

【0099】

次に、Ｓ１３０８では、回転制御部２１０は、Ｓ１３０５で回転量算出部２０９により決定された回転駆動量に基づいて、回転駆動部１０５を駆動制御して防振動作を行う。

【0100】

次に、Ｓ１３０９では、あおり角制御部２０８は、撮像素子１０３の傾きを、Ｓ１３０７であおり角算出部２０７により決定されたあおり制御目標角となるように、あおり駆動部１０４を駆動制御して防振動作を行う。

【0101】

次に、Ｓ１３１０では、レンズユニット制御部２０６は、Ｓ１３０６で駆動量算出部２０５により決定されたフォーカス制御目標距離となるようにレンズユニット１０２を駆動制御して防振動作を行う。その後、本処理フローを終了する。

【0102】

次に、Ｓ１３１１では、あおり角算出部２０７は、振動算出部２０４がＳ１３０２とＳ１３０３で算出した撮像装置１００の傾き変化と移動量に基づき、光軸と被写体面のなす角（光軸と直交する面に対して撮像素子１０３を回転させる角度）を算出する。

【0103】

次に、Ｓ１３１２では、駆動量算出部２０５は、振動算出部２０４がＳ１３０２とＳ１３０３で算出した撮像装置１００の傾き変化と移動量に基づき、フォーカス制御目標距離を算出し、レンズユニット１０２の駆動量を決定する。具体的には、駆動量算出部２０５は、振動算出部２０４が算出した撮像装置１００の移動量から、フォーカス制御目標距離を算出して決定し、当該フォーカス移動目標距離に基づき、撮像部１０１が有するレンズユニット１０２の駆動量（移動量）を決定する。本処理の際、駆動量算出部２０５は、フォーカスレンズの駆動量を決定する決定手段としても機能する。

【0104】

次に、Ｓ１３１３では、あおり角算出部２０７は、振動算出部２０４がＳ１３０２とＳ１３０３で算出した撮像装置１００の傾き変化と移動量に基づき、あおり制御目標角を算出し、あおり駆動部１０４の回転量を決定する。具体的には、あおり角算出部２０７は、振動算出部２０４が算出した撮像装置１００の傾き変化に基づき、あおり制御目標角を算出して決定し、当該あおり制御目標角に基づき、撮像部１０１が有するあおり駆動部１０４の駆動量（回転量）を決定する。本処理の際、あおり角算出部２０７は、あおり駆動部（第１の駆動機構）１０４の回転量を決定する決定手段としても機能する。

【0105】

次に、Ｓ１３１４では、あおり角制御部２０８は、撮像素子１０３の傾きを、Ｓ１３１３であおり角算出部により決定されたあおり制御目標角となるようにあおり駆動部１０４を駆動制御して防振動作を行う。

【0106】

次に、Ｓ１３１５では、レンズユニット制御部２０６は、Ｓ１３１３で駆動量算出部２０５により決定されたフォーカス制御目標距離となるようにレンズユニット１０２を駆動制御して防振動作を行う。その後、本処理フローを終了する。

【0107】

以下、図１５を参照して、図１３のＳ１３０１における振動の検出有無の判定で用いる閾値である第３の閾値の決定方法について補足で説明する。図１５は、ピント面と被写界深度の関係を示した図である。図１５中の１５０１は被写体面を示しており、１５０２はピント面を示している。また１５０３は前側あおり深度面を示しており、１５０４は後側あおり深度面を示している。

【0108】

実施形態１では、撮像装置１００の傾き変化に対する閾値である第１の閾値の設定について述べたが、撮像装置１００に移動が生じる場合、移動量に対しても、閾値（第３の閾値）を設定する。移動量に閾値を設ける場合も、傾き変化の閾値である第１の閾値と同様に、前側あおり深度ｄ’_２より第３の閾値を決定することが望ましい。

【0109】

例えば、被写体面に対して垂直方向の変位に閾値を設ける場合、被写体面１５０１から、画角と前側あおり深度面１５０３が交差する点までの高さＬを閾値とする。高さＬは以下の式（１０）で求めることができる。

【数10】

【0110】

ここで、ｄ’_２は前側あおり深度、ａは被写体面と光軸のなす角、ωは撮影半画角である。振動の検出有無の判定において、移動量の閾値である第３の閾値を設けることで、振動が許容範囲（例えば被写体が被写界深度内に収まってる）の場合には、振動として検出しないことで、駆動部の寿命向上や消費電力の増大を防ぐことができる。

【0111】

以上、本発明の好ましい実施形態について実施例や図を用いて説明したが、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。

【0112】

本実施形態の開示は、以下の構成、方法、及びプログラムを含む。
（構成１）
撮像素子を備えた撮像部と、
前記撮像素子の光軸に直交する面に対して前記撮像素子を回転駆動させる第１の駆動機構と、
前記撮像部を前記第１の駆動機構の回転軸と平行な軸周りに回転駆動させる第２の駆動機構と、
撮像装置の振動を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づき、前記撮像装置の傾きを判定する傾き判定手段と、
前記検出手段の検出結果が第１の閾値以上であった場合、前記撮像装置の傾きが変化したと判定し、前記検出手段の検出結果が前記第１の閾値未満であった場合、前記撮像装置の傾きが変化していないと判定する第１の判定手段と、
前記第１の判定手段が前記撮像装置の傾きが変化したと判定した場合に、前記傾き判定手段の判定結果に応じて、前記第１の駆動機構と前記第２の駆動機構の回転量を決定する決定手段と、を有する、
ことを特徴とする撮像装置。

【0113】

（構成２）
フォーカスレンズを有し、
前記決定手段は、前記傾き判定手段の判定結果に応じて前記フォーカスレンズの駆動量を決定することを特徴とする構成１に記載の撮像装置。

【0114】

（構成３）
前記検出手段は、角加速度センサであることを特徴とする構成１に記載の撮像装置。

【0115】

（構成４）
前記傾き判定手段は、前記角加速度センサから出力される検出結果に基づき、前記撮像装置の傾きを判定することを特徴とする構成３に記載の撮像装置。

【0116】

（構成５）
前記第１の閾値は、前記撮像装置の前側におけるあおり深度から決定することを特徴とする構成１乃至４のいずれか１つに記載の撮像装置。

【0117】

（構成６）
前記撮像装置の傾きの大きさが第２の閾値を超えたか否かを判定する第２の判定手段を有することを特徴とする構成１乃至５のいずれか１つに記載の撮像装置。

【0118】

（構成７）
前記第２の判定手段による判定の結果、前記撮像装置の傾きの大きさが第２の閾以上であった場合、前記第２の駆動機構は前記撮像装置の傾きの大きさに応じた回転駆動を行い、前記撮像装置の傾きの大きさが前記第２の閾未満であった場合、前記第１の駆動機構は前記撮像装置の傾きの大きさに応じた回転駆動を行うことを特徴とする構成６に記載の撮像装置。

【0119】

（構成８）
前記第２の閾値は、前記撮像素子の少なくとも回転可能な範囲から決定することを特徴とする構成６または７に記載の撮像装置。

【0120】

（構成９）
前記第１の駆動機構と前記第２の駆動機構の回転量は、前記第２の判定手段による判定結果から決定することを特徴とする構成６乃至８のいずれか１つに記載の撮像装置。

【0121】

（構成１０）
前記傾き判定手段は、前記検出手段が前記検出結果を出力するタイミングと前記撮像装置の撮像タイミングとの時間差に基づいて、前記検出手段の検出結果を補正することを特徴とする構成１乃至９のいずれか１つに記載の撮像装置。

【0122】

（構成１１）
前記傾き判定手段は、前記検出手段が検出する前記撮像装置の振動の周期性と前記撮像装置の撮像タイミングとの時間差に基づいて、前記撮像タイミングにおける前記検出手段の検出結果を予測することを特徴とする構成１乃至１０のいずれか１つに記載の撮像装置。

【0123】

（構成１２）
前記第１の駆動機構の駆動を、前記撮像装置の露光期間中には行わないように制御する第１の駆動制御手段を有することを特徴とする構成１乃至１１のいずれか１つに記載の撮像装置。

【0124】

（構成１３）
前記第２の駆動機構の駆動を、前記撮像装置の露光期間中には行わないように制御する第２の駆動制御手段を有することを特徴とする構成１乃至１２のいずれか１つに記載の撮像装置。

【0125】

（構成１４）
前記フォーカスレンズの駆動を、前記撮像装置の露光期間中には行わないように制御する第３の駆動制御手段を有することを特徴とする構成２に記載の撮像装置。

【0126】

（構成１５）
前記検出手段は、前記撮像装置に加わる振動から前記撮像装置の角度変化と移動量を検出し、検出結果として出力することを特徴とする構成１乃至１４のいずれか１つに記載の撮像装置。

【0127】

（構成１６）
前記検出手段は、加速度センサであることを特徴とする構成１５に記載の撮像装置。

【0128】

（構成１７）
前記検出手段の検出結果に基づき、前記撮像装置が撮影する被写体に対する移動量を判定する移動量判定手段を有することを特徴とする構成１５または１６に記載の撮像装置。

【0129】

（構成１８）
前記撮像装置が振動したか否かを第３の閾値に基づき判定する第３の判定手段を有し、
前記第３の判定手段は、前記検出手段の検出結果が前記第３の閾値以上であった場合には、前記撮像装置が振動したと判定し、前記検出手段の検出結果が前記第３の閾値未満であった場合には、前記撮像装置は振動していないと判定することを特徴とする構成１５乃至１７のいずれか１つに記載の撮像装置。

【0130】

（構成１９）
前記第３の判定手段は、前記撮像装置が振動したと判定した場合、前記撮像装置が撮影する被写体に対する撮影位置から移動していると判定することを特徴とする構成１８に記載の撮像装置。

【0131】

（構成２０）
前記第３の閾値は、前記撮像装置の前側におけるあおり深度から決定することを特徴とする構成１９に記載の撮像装置。

【0132】

（構成２１）
前記第１の駆動機構の回転軸と直交する軸周りに前記撮像素子を回転駆動させる第３の駆動機構を有することを特徴とする構成１乃至２０のいずれか１つに記載の撮像装置。

【0133】

（構成２２）
前記光軸周りに前記撮像素子を回転駆動させる第４の駆動機構を有することを特徴とする構成１乃至２１のいずれか１つに記載の撮像装置。

【0134】

（構成２３）
撮像装置の制御方法であって、
前記撮像装置の振動を検出する振動検出工程と、
前記振動検出工程における検出結果に基づき、前記撮像装置の傾きを判定する傾き判定工程と、
前記振動検出工程の検出結果が第１の閾値以上であった場合、前記撮像装置の傾きが変化したと判定し、前記振動検出工程の検出結果が前記第１の閾値未満であった場合、前記撮像装置の傾きが変化していないと判定する第１の判定工程と、
前記第１の判定工程で前記撮像装置の傾きが変化したと判定した場合、前記傾き判定工程で判定された判定結果に応じて、撮像素子の光軸に直交する面に対して前記撮像素子を回転駆動させる第１の駆動機構と前記撮像素子を有する撮像部を前記第１の駆動機構の回転軸と平行な軸周りに回転駆動させる第２の駆動機構の回転量を決定する決定工程と、を有する、
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。

【0135】

（構成２４）
撮像装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記プログラムは前記コンピュータに、
前記撮像装置の振動を検出する振動検出工程と、
前記振動検出工程における検出結果に基づき、前記撮像装置の傾きを判定する傾き判定工程と、
前記振動検出工程の検出結果が第１の閾値以上であった場合、前記撮像装置の傾きが変化したと判定し、前記振動検出工程の検出結果が前記第１の閾値未満であった場合、前記撮像装置の傾きが変化していないと判定する第１の判定工程と、
前記第１の判定工程で前記撮像装置の傾きが変化したと判定した場合、前記傾き判定工程で判定された判定結果に応じて、撮像素子の光軸に直交する面に対して前記撮像素子を回転駆動させる第１の駆動機構と前記撮像素子を有する撮像部を前記第１の駆動機構の回転軸と平行な軸周りに回転駆動させる第２の駆動機構の回転量を決定する決定工程と、を実行させることを特徴とするプログラム。

【0136】

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読み出し実行する処理によって実現可能である。このプログラムは、ネットワークまたは記憶媒体を介してシステム又は装置に供給され、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によって読み出され、実行される。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ））によっても実現可能である。

【符号の説明】

【0137】

１００ 撮像装置
１０１ 撮像部
１０２ レンズユニット
１０３ 撮像素子
１０４ あおり駆動部
１０５ 回転駆動部
１０６ 振動検出部
２００ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】