特許 7116639 像振れ補正装置、及びそれを備えたレンズユニット、撮像装置、並びに像振れ補正方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-02

(45)【発行日】2022-08-10

(54)【発明の名称】像振れ補正装置、及びそれを備えたレンズユニット、撮像装置、並びに像振れ補正方法

(51)【国際特許分類】

   G03B 5/00 20210101AFI20220803BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20220803BHJP

【ＦＩ】

G03B5/00 J

H04N5/232 480

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018161739

(22)【出願日】2018-08-30

(65)【公開番号】P2020034762

(43)【公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-04-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000133227

【氏名又は名称】株式会社タムロン

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100123630

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】須藤 英理

【審査官】三宅 克馬

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２３３２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０４４８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３０１３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５００８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ ５／００

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮像装置の撮像面上に形成される像の振れを補正するための像振れ補正装置であって、
上記撮像装置の振れ角度を検出する振れ角度センサと、
この振れ角度センサによって検出された振れ角度に基づいて、上記撮像面上に形成される像の振れが抑制されるように、上記撮像装置に備えられた撮像光学系の一部を構成する振れ補正用レンズの移動量、又は上記撮像面の移動量を設定する補正量演算部と、
上記振れ補正用レンズ又は上記撮像面を、上記撮像装置の光軸に直交する平面内において、上記補正量演算部によって設定された移動量だけ移動させるためのアクチュエータと、を有し、
上記補正量演算部は、上記撮像面上の所定の複数の点における平均的な像の振れ量が抑制されるように、上記移動量を決定することにより、上記撮像面上の各点における像の振れ量を、上記撮像面において全体的に抑制することを特徴とする像振れ補正装置。

【請求項2】

上記撮像面上の所定の複数の点は、上記撮像面上にほぼ均等に分布するように設定されている請求項１記載の像振れ補正装置。

【請求項3】

上記補正量演算部は、上記撮像面上の所定の複数の点について、当該像振れ補正装置により像の振れを補正した後にも残存すると予想される像の振れ残り量の絶対値を平均した値が最小となるように上記移動量を決定する請求項１又は２に記載の像振れ補正装置。

【請求項4】

上記補正量演算部は、上記撮像面上の所定の複数の点について、当該像振れ補正装置により像の振れを補正した後にも残存すると予想される像の振れ残り量の平均値の絶対値が最小となるように上記移動量を決定する請求項１又は２に記載の像振れ補正装置。

【請求項5】

上記補正量演算部は、上記撮像面上において、当該像振れ補正装置により像の振れを補正した後にも残存すると予想される像の振れ残り量が所定の許容値以下となる領域が最も広くなるように上記移動量を決定する請求項１又は２に記載の像振れ補正装置。

【請求項6】

さらに、夫々異なる計算アルゴリズムによって上記移動量を決定する複数の補正モードから任意の補正モードを選択するための補正モード選択スイッチを有し、上記補正量演算部は、上記補正モード選択スイッチにより選択された補正モードに基づいて、当該選択された補正モードに対応する計算アルゴリズムを使用して上記移動量を決定する請求項１乃至５の何れか１項に記載の像振れ補正装置。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか１項に記載の像振れ補正装置を備えたレンズユニットであって、
レンズ鏡筒と、
このレンズ鏡筒の内部に配置された撮像用のレンズと、
撮像用のレンズのうちの振れ補正用レンズを、光軸に直交する平面内で駆動するためのアクチュエータと、
を有することを特徴とするレンズユニット。

【請求項8】

請求項１乃至６の何れか１項に記載の像振れ補正装置を備えた撮像装置であって、
撮像装置本体と、
この撮像装置本体の内部に配置された、撮像面を有する撮像素子と、
この撮像素子を、光軸に直交する平面内で駆動するためのアクチュエータと、
を有することを特徴とする撮像装置。

【請求項9】

撮像装置の撮像面上に形成される像の振れを補正するための像振れ補正方法であって、
上記撮像装置の振れ角度を検出する検出ステップと、
検出された振れ角度に基づいて、上記撮像面上に形成される像の振れが抑制されるように、上記撮像装置に備えられた撮像光学系の一部を構成する振れ補正用レンズの移動量、又は上記撮像面の移動量を設定する移動量設定ステップと、
上記撮像装置の光軸に直交する平面内において、上記振れ補正用レンズ又は上記撮像面を、設定された移動量だけ移動させる移動ステップと、を有し、
上記移動量設定ステップにおいては、上記撮像面上の所定の複数の点における平均的な像の振れ量が抑制されるように、上記移動量を決定することにより、上記撮像面上の各点における像の振れ量を、上記撮像面全体において抑制することを特徴とする像振れ補正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、像振れ補正装置に関し、特に、撮像装置の撮像面上に形成される像の振れを補正するための像振れ補正装置、及びそれを備えたレンズユニット、撮像装置、並びに像振れ補正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、撮像装置の振れを検出し、検出された振れ角度に基づいて光学系の一部のレンズ又は撮像素子を移動させることにより、撮像素子上に形成される像の振れを補正する像振れ補正機能を備えた撮像装置が広く普及している。特開２０１７－４４８７６号公報（特許文献１）には、撮像装置及び像ブレ補正方法が記載されている。この像ブレ補正方法においては、光学系における射影方式及び焦点距離の情報と、光学系の合焦領域等に対応した特定の像点位置の情報に基づいて、像振れ量に対する補正係数が算出される。さらに、算出された補正係数によって補正された像振れ量に基づいて、光学系の光軸に直交する面内で撮像素子を移動させることにより、像振れを補正している。

【0003】

撮像装置に振れが生じた場合、撮像素子の撮像面上に形成される像が振れるため、この振れ量だけ撮像素子を移動させることにより、又は、撮像面上の像の振れが打ち消されるように撮像光学系の一部のレンズを移動させることにより、像の振れを補正することができる。この撮像装置に振れが生じた場合に生じる、撮像面上の像の振れ量は、撮像光学系の焦点距離によって異なるものとなるため、特許文献１記載の撮像装置では、焦点距離の情報を取得して振れ補正量を設定している。

【0004】

しかしながら、例えば、撮像光学系の射影方式が、一般的な光学系で使用されている中心射影方式である場合、撮像装置の振れによって生じる撮像面上の像の振れ量は、撮像面上の位置によって異なるものとなる。このため、例えば、撮像面の中心部において生じる像の振れを補正すべく撮像素子を移動させたとしても、撮像面の周辺部においては像の振れ量が異なるため、撮像面の中心部における振れは補正されても、周辺部においては像振れが残ってしまうという問題がある。この問題は、振れ補正機能の性能の向上に伴い、近年、焦点距離の短い撮像光学系にも振れ補正機能が搭載されるようになったことにより、顕著になっている。

【0005】

この問題を解決するために、特許文献１記載の撮像装置においては、光学系の射影方式の情報を取得すると共に、例えば合焦領域に対応した像点位置の情報を取得して、合焦領域において像の振れ量が小さくなるように撮像素子の移動量を設定している。このように撮像素子の移動量を設定することにより、取得された画像中の焦点が合っている部分の像の振れを効果的に抑制することができる。これにより、特許文献１記載の撮像装置では、光学系の射影方式によって生じる画角内での像振れの差異が目立たないように手振れ補正機能を動作させることを可能にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１７－４４８７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１記載の撮像装置においては、形成された画像中の特定の部分（例えば、合焦領域）の像振れを補正しているため、他の部分では大きな像振れが残存し、全体として手振れが生じた画像という印象を与えてしまう場合があるという問題がある。同様に、特許文献１記載の撮像装置においては、人物の顔を含む特定物体がある領域や、黄金分割線上における像振れを補正することも可能であるが、他の部分では大きな像振れが残存してしまう。また、画角内において像振れを補正すべき特定物体の位置を確定した後に撮像装置を動かしてしまうと、特定物体とは異なる位置の像振れが補正されてしまい、特定物体における像の振れを十分に補正することができないという問題がある。

【0008】

また、特許文献１記載の像ブレ補正方法を動画の撮影に適用した場合には、画角内のピントが合っている部分においては像の揺れが抑制されているものの、その周辺部ではゆらゆらと像が歪む所謂「コンニャク現象」が発生し、見苦しい動画となる場合がある。これは、特に、広角レンズで撮影が行われた場合に、像振れを補正するために必要な補正量が画角内で大きく異なり、像振れが補正された点からの距離によって、補正後の像振れの残り量が変化してしまうことに起因する。この「コンニャク現象」は、一般に、撮像装置のＣＭＯＳセンサにおける画像情報の読み出しの時間差に起因する、所謂「ローリングシャッター歪み」によるものであると理解されている。しかしながら、所謂「コンニャク現象」の原因は、「ローリングシャッター歪み」によるものばかりでなく、像振れ補正によるものも含まれていることが本件発明者により見出され、本発明により「コンニャク現象」の発生を抑制することに成功している。

【0009】

従って、本発明は、画角内における像振れの差異が目立たないように振れ補正機能を動作させることができる像振れ補正装置、及びそれを備えたレンズユニット、撮像装置、並びに像振れ補正方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決するために本発明は、撮像装置の撮像面上に形成される像の振れを補正するための像振れ補正装置であって、撮像装置の振れ角度を検出する振れ角度センサと、この振れ角度センサによって検出された振れ角度に基づいて、撮像面上に形成される像の振れが抑制されるように、撮像装置に備えられた撮像光学系の一部を構成する振れ補正用レンズの移動量、又は撮像面の移動量を設定する補正量演算部と、振れ補正用レンズ又は撮像面を、撮像装置の光軸に直交する平面内において、補正量演算部によって設定された移動量だけ移動させるためのアクチュエータと、を有し、補正量演算部は、撮像面上の所定の複数の点における平均的な像の振れ量が抑制されるように、移動量を決定することにより、撮像面上の各点における像の振れ量を、撮像面において全体的に抑制することを特徴としている。

【0011】

このように構成された本発明によれば、撮像面上の各点における像の振れ量が、撮像面において全体的に抑制されるように、振れ補正用レンズ又は撮像面の移動量が決定されるので、画角内における像振れの差異が目立たず、像振れの少ない印象を与える画像を形成することができる。

【0012】

また、本発明は、本発明による像振れ補正装置を備えたレンズユニットであって、レンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒の内部に配置された撮像用のレンズと、撮像用のレンズのうちの振れ補正用レンズを、光軸に直交する平面内で駆動するためのアクチュエータと、を有することを特徴としている。

【0013】

さらに、本発明は、本発明の像振れ補正装置を備えた撮像装置であって、撮像装置本体と、この撮像装置本体の内部に配置された、撮像面を有する撮像素子と、この撮像素子を、光軸に直交する平面内で駆動するためのアクチュエータと、を有することを特徴としている。

【0014】

また、本発明は、撮像装置の撮像面上に形成される像の振れを補正するための像振れ補正方法であって、撮像装置の振れ角度を検出する検出ステップと、検出された振れ角度に基づいて、撮像面上に形成される像の振れが抑制されるように、撮像装置に備えられた撮像光学系の一部を構成する振れ補正用レンズの移動量、又は撮像面の移動量を設定する移動量設定ステップと、撮像装置の光軸に直交する平面内において、振れ補正用レンズ又は撮像面を、設定された移動量だけ移動させる移動ステップと、を有し、移動量設定ステップにおいては、撮像面上の所定の複数の点における平均的な像の振れ量が抑制されるように、移動量を決定することにより、撮像面上の各点における像の振れ量を、撮像面全体において抑制することを特徴としている。

【発明の効果】

【0015】

本発明の像振れ補正装置、及びそれを備えたレンズユニット、撮像装置、並びに像振れ補正方法によれば、画角内における像振れの差異が目立たないように振れ補正機能を動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態によるカメラの断面図である。

【図2】本発明の実施形態による像振れ補正方法を示すフローチャートである。

【図3】カメラが或る角度振れた際に、撮像面上の各点において発生する振れ量を計算した一例を示す図である。

【図4】像の移動量に対する振れ残り量の絶対値の平均値を示すグラフである。

【図5】像の移動量に対する振れ残り量の平均値の絶対値を示すグラフである。

【図6】像の移動量に対する振れ残り量の値が許容振れ量以下である点の数を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。まず、図１乃至図６を参照して、本発明の実施形態によるカメラを説明する。図１は本発明の実施形態によるカメラの断面図である。

【0018】

＜カメラの構成＞
図１に示すように、本発明の実施形態の撮像装置であるカメラ１は、レンズユニット２と、撮像装置本体であるカメラ本体４と、を有する。レンズユニット２は、レンズ鏡筒６と、このレンズ鏡筒の中に配置された複数のレンズ８と、これらのレンズのうちの像振れ補正用レンズ１０を光軸Ａに直交する平面内で移動させる画像安定化用のアクチュエータ１２と、を有する。さらに、レンズユニット２は、レンズ鏡筒６の振動を検出する振れ角度センサであるジャイロセンサ１４と、このジャイロセンサ１４検出信号に基づいてアクチュエータ１２を作動させるレンズ制御部１６と、を有する。

【0019】

本発明の実施形態のカメラ１は、ジャイロセンサ１４によってカメラ１（レンズ鏡筒６）の振れ角度を検出し、検出された振れ角度に基づいてアクチュエータ１２を作動させて像振れ補正用レンズ１０を移動させ、カメラ本体４内の撮像素子４ａに結像される画像を安定化させている。

【0020】

レンズユニット２は、カメラ本体４に取り付けられ、入射した光を撮像素子４ａ表面の撮像面上に結像させるように構成されている。概ね円筒形のレンズ鏡筒６は、内部に複数のレンズ８を保持しており、一部のレンズ８を光軸Ａ方向に移動させることによりピント調整を可能としている。また、レンズ８のうちの一部は、画角調整用のレンズとして設けられ、レンズ鏡筒６の周囲に設けられたズームリング６ａを操作することにより、レンズユニット２の焦点距離を変化させることができるように構成されている。レンズユニット２に備えられた、これらのレンズ８は、撮像装置の撮像光学系を構成する。

【0021】

また、レンズユニット２に設けられたレンズのうちの一部は、像振れ補正用レンズ１０として設けられている。この像振れ補正用レンズ１０をアクチュエータ１２により光軸Ａに直交する平面内で移動させることにより、撮像素子４ａの撮像面上に形成される像の振れが抑制される。また、本実施形態においては、撮像用のレンズの一部である像振れ補正用レンズ１０は、１枚のレンズによって構成されているが、画像を安定させるためのレンズは、複数枚のレンズ群であっても良い。本明細書において、像振れ補正用レンズとは、画像を安定させるための１枚のレンズ及びレンズ群を含むものとする。

【0022】

アクチュエータ１２は、レンズ制御部１６から入力された制御信号に基づいて、像振れ補正用レンズ１０を光軸Ａに直交する平面内で移動させるように構成されている。例えば、アクチュエータ１２の可動部（図示せず）に像振れ補正用レンズ１０を取り付けておき、この可動部を複数のボイスコイルモータ（図示せず）の駆動力により、所定の位置に移動させるようにアクチュエータ１２を構成することができる。

【0023】

ジャイロセンサ１４はレンズ鏡筒６内に設けられ、カメラ１のヨー方向及びピッチ方向の振れ角速度を検出するように構成されている。なお、本実施形態においては、ジャイロセンサ１４として、圧電振動ジャイロセンサが使用されているが、振れ角度センサとして、振れ角加速度や、振れ加速度を測定する任意のセンサを使用することもできる。

【0024】

レンズ制御部１６は、ジャイロセンサ１４の検出信号に基づいて、アクチュエータ１２を制御して、像振れ補正用レンズ１０を移動させるように構成されている。具体的には、レンズ制御部１６は、マイクロプロセッサ、メモリ、これらを作動させるプログラム、インターフェイス回路、Ａ／Ｄ変換器（以上図示せず）等により、構成することができる。ジャイロセンサ１４によって検出された振れ角速度は、レンズ制御部１６において積分され、ヨー方向及びピッチ方向の振れ角度が算出される。レンズ制御部１６に内蔵された補正量演算部１６ａは、算出された各方向の振れ角度に基づいて、像振れ補正用レンズ１０を移動させるべき移動量を計算し、これに基づいてアクチュエータ１２に制御信号を出力する。

【0025】

また、レンズ制御部１６は、複数の補正モードを実行可能に構成されており、ユーザは、レンズ鏡筒６に設けられた補正モード選択スイッチ６ｂを操作することにより、複数の補正モードの中から所望の補正モードを選択することができる。なお、ここでは補正モード選択スイッチ６ｂがレンズ鏡筒６に設けられている構成を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、補正モードを選択するための画面を補正モード選択スイッチ６ｂとしてカメラ本体４のディスプレイに表示して、所望の補正モードを選択するユーザ操作を受け付ける構成を採用することもできる。

【0026】

このように、本実施形態においては、レンズユニット２に内蔵されているジャイロセンサ１４、レンズ制御部１６（補正量演算部１６ａ）、及びアクチュエータ１２は、撮像面上に形成される像の振れを補正するための像振れ補正装置として機能する。また、レンズ制御部１６によるアクチュエータ１２の制御の詳細については後述する。

【0027】

＜像振れ補正装置の作用・像振れ補正方法＞
次に、図２を参照して、本発明の実施形態による像振れ補正装置の作用、及び像振れ補正方法を説明する。
図２は、本発明の実施形態による像振れ補正方法を示すフローチャートであり、このフローチャートによる処理は、レンズユニット２に内蔵されたレンズ制御部１６において、所定の時間間隔で繰り返し実行される。

【0028】

まず、図２のステップＳ１においては、レンズ鏡筒６に設けられた補正モード選択スイッチ６ｂによる、像振れ補正モード（補正モード）の設定状態が、レンズ制御部１６によって取得される。本実施形態においては、補正モード選択スイッチ６ｂの設定により、像振れ補正装置による像振れ補正の実行、非実行を切り替えることができる他、撮影状況や、ユーザの好みに応じて３種類の像振れ補正モードを切り替えることができる。しかしながら、像振れ補正モードは、少なくとも１種類備えられていれば良く、また、補正の実行、非実行や、実行する像振れ補正モードの種類が自動的に切り替えられるように本発明を構成することもできる。各補正モードの詳細については後述する。

【0029】

次に、ステップＳ２においては、レンズ制御部１６によって、補正モード選択スイッチ６ｂにおいて像振れ補正の実行が選択されているか否かが判断されることで、補正がＯＦＦであるか否かが判断される。即ち、レンズ制御部１６は、補正モード選択スイッチ６ｂにより、３種類の像振れ補正モードのうちの何れかが選択されている場合には（ステップＳ２においてＮＯ）ステップＳ３に進み、像振れ補正が非実行（ＯＦＦ）に設定されている場合には（ステップＳ２においてＹＥＳ）、図２に示すフローチャートの１回の処理を終了する。

【0030】

次いで、ステップＳ３においては、検出ステップとして、ジャイロセンサ１４によって検出されたカメラ１の振れ角速度［ｄｅｇ／ｓｅｃ］、及びズームリング６ａによって設定されている画角（撮像光学系の焦点距離［ｍｍ］）の値がレンズ制御部１６によって読み込まれる。即ち、レンズユニット２に内蔵されたジャイロセンサ１４は、カメラ１のヨー方向及びピッチ方向の振れ角速度を検出し、これらの検出信号がレンズ制御部１６によって取得される。さらに、取得された各振れ角速度は時間で積分され、ヨー方向の振れ角度［ｄｅｇ］及びピッチ方向の振れ角度［ｄｅｇ］が夫々計算される。なお、ヨー方向の振れ角度とは、撮像面を通る鉛直軸線を中心とする回転角度を意味し、ピッチ方向の振れ角度とは、撮像面を通る水平軸線を中心とする回転角度を意味している。

【0031】

また、ズームリング６ａによる画角の設定位置は、レンズユニット２に内蔵されたロータリーエンコーダ（図示せず）によって検出され、この検出信号がレンズ制御部１６によって取得される。さらに、レンズ制御部１６に入力された画角の検出信号に基づいて、レンズ制御部１６のマイクロプロセッサ（図示せず）により撮像光学系の焦点距離ｆが算出される。

【0032】

次に、ステップＳ４においては、レンズユニット２の撮像光学系によって撮像素子４ａの撮像面上に形成される像の振れを抑制するために必要な、基準移動量が計算される。
ここで、カメラ１が、撮像面の中心からψ［ｄｅｇ］の方向に、Δθ［ｄｅｇ］振れた場合において、撮像素子４ａの撮像面上に形成される像の、撮像面の中心点における鉛直方向の振れは、
Δｈｖ＝ｆtanΔθ・sinψ ［ｍｍ］ （１）
と計算され、撮像面の中心点における水平方向の振れは、
Δｈｈ＝ｆtanΔθ・cosψ ［ｍｍ］ （２）
と計算される。なお、ｆ［ｍｍ］は３５ｍｍ換算焦点距離である。

【0033】

例えば、３５ｍｍ換算焦点距離ｆ＝２４［ｍｍ］の状態で、カメラ１が中心からψ＝３０［ｄｅｇ］の方向に、Δθ＝１［ｄｅｇ］振れた場合において、撮像面の中心点（光軸Ａが通る点）における鉛直方向の像の振れは０．２１０［ｍｍ］、水平方向の像の振れは０．３６３［ｍｍ］と計算される。従って、上記のようにカメラ１が振れた場合には、撮像面上に形成される像が、鉛直方向に０．２１０［ｍｍ］、水平方向に０．３６３［ｍｍ］逆方向に移動するように、像振れ補正用レンズ１０を移動させることにより、撮像面上に形成される像の振れを打ち消して、像の振れを抑制することができる。即ち、上記の数式（１）及び（２）を使用して、撮像面の中心点における像の振れを打ち消すために必要な鉛直方向及び水平方向の基準移動量［ｍｍ］を夫々計算することができる。

【0034】

なお、本実施形態においては、撮像面上に形成される像の振れを補正するために、像振れ補正用レンズ１０を光軸Ａに直交する平面内で移動させている。しかしながら、変形例として、像振れ補正用レンズを使用せず、撮像素子４ａを光軸Ａに直交する平面内で移動させるタイプの像振れ補正装置に本発明を適用することもできる。この場合には、上記の例において、撮像素子４ａ自体を鉛直方向に０．２１０［ｍｍ］、水平方向に０．３６３［ｍｍ］移動させることにより、撮像面上に形成される像の振れを抑制することができる。

【0035】

次に、ステップＳ５においては、移動量設定ステップとして、補正量演算部１６ａにより補正モード選択スイッチ６ｂにおいて選択（設定）された補正モードに応じた補正係数が算出される。上記のように、カメラ１が所定方向に所定角度振れた場合において、形成される像が、上記数式（１）及び（２）によって計算される基準移動量だけ逆方向に移動するように、像振れ補正用レンズ１０を移動させることにより、撮像面の中心点における像の振れを打ち消すことができる。

【0036】

しかしながら、レンズユニット２の撮像光学系が、一般的な撮像光学系において採用されている中心射影方式である場合には、カメラ１が所定角度振れた際に発生する振れ量が、撮像面上の各部において異なる値となる。従って、計算された基準移動量だけ像が移動するように像振れ補正用レンズ１０を移動させた場合には、撮像面の中心点における像の振れを十分に抑制できたとしても、撮像面の中心点以外の点においては像の振れが残り、画像全体として振れのある画像という印象を与えてしまう場合がある。

【0037】

ここで、撮像面上の各点において発生する振れ量Δｈｄは下式により計算することができる。
Δｈｄ＝ｆ×（tan（β＋Δθ）－tanβ） （３）
ただし、β＝α×ｄ、
α＝tan^-1(Ｄ／（２×ｆ）)
上式において、ｆは焦点距離［ｍｍ］、Δθはカメラ１の振れ角度［ｄｅｇ］、Ｄはセンササイズ（撮像素子４ａの撮像面の一辺の長さ）［ｍｍ］、ｄは、中心点から振れ量Δｈｄを計算する点までの距離を（Ｄ／２）で除した値である。このような、撮像面上の各部における振れ量の相違は、焦点距離ｆの短い広角の（画角が大きい）撮像光学系において特に顕著となる。

【0038】

図３は、カメラ１が所定方向に或る角度Δθ［ｄｅｇ］振れた際に、撮像面上の各点において発生する振れ量Δｈｄ［ｍｍ］を数式（３）により計算した一例を示す図である。図３において、分割位置「０」は、撮像面の中心点（光軸Ａが通る点、即ちｄ＝０となる点）における垂直（鉛直）方向及び水平方向の像の振れ量を示している。図３に示す例においては、撮像面の中心点において垂直方向に０．１２５７［ｍｍ］、水平方向に０．１２５７［ｍｍ］の像の振れが発生している。

【0039】

一方、図３における分割位置「１」は、撮像面の上端の点（ｄ＝１となる点、ただしＤを撮像面の高さとする）、及び右端の点（ｄ＝１となる点、ただしＤを撮像面の幅とする）における像の振れ量を示している。即ち、図３に示す例においては、撮像面の上端の点において垂直方向（鉛直方向）に０．１５７５［ｍｍ］、撮像面の右端の点において水平方向に０．１９７１［ｍｍ］の像の振れが夫々発生している。さらに、図３における分割位置「０．１」～「０．９」は、撮像面の中心から上端まで、及び中心から右端までを１０分割した各点（夫々ｄ＝０．１～０．９となる点）における垂直方向、水平方向の振れ量を夫々示している。また、撮像面上の各点において発生する振れ量は、水平の中心軸線、垂直の中心軸線に対して夫々上下左右が対称になる。従って、撮像面の上端の点における振れ量と撮像面の下端の点における振れ量は等しくなり、撮像面の右端の点における振れ量と撮像面の左端の点における振れ量は等しくなる。

【0040】

図３に示すように、カメラ１が或る方向に或る角度振れた際に、撮像面上の各点において発生する振れ量は異なる値となる。従来の振れ補正装置においては、例えば、撮像面の中心点において発生する振れが打ち消されるように、撮像素子４ａを基準移動量（図３の例では、垂直方向、水平方向とも０．１２５７［ｍｍ］）だけ移動させるか、或いは撮像面上に形成される像が基準移動量だけ逆方向に移動されるように像振れ補正用レンズ１０を移動させていた。このように振れ補正装置を作動させることにより、撮像面の中心点における振れ量を打ち消して、振れ量をほぼゼロにすることが可能になる。

【0041】

しかしながら、上記のように、撮像面上で発生する像の振れ量は、各点において異なるため、基準移動量の補正を行ったとしても撮像面の中心点以外の点では像振れが残存してしまう。図３に示す例では、撮像面の上端又は下端の点においては、垂直（鉛直）方向に０．１５７５－０．１２５７＝０．０３１８［ｍｍ］の像振れが残り、撮像面の右端又は左端の点においては、水平方向に０．１９７１－０．１２５７＝０．０７１４［ｍｍ］の像振れが残ることになる。また、撮像面の中心と上端の中間点（分割位置＝０．５、ｄ＝０．５となる点）においては、垂直（鉛直）方向に０．１３３７－０．１２５７＝０．０００８［ｍｍ］の像振れが残り、撮像面の中心と右端の中間点においては、水平方向に０．１４３６－０．１２５７＝０．０１７９［ｍｍ］の像振れが残ることとなる。

【0042】

このように、従来の振れ補正装置においては、中心点等の撮像面上の特定の点の像振れが打ち消されるように、撮像素子や像振れ補正用レンズの移動量が決定されていた。このため、従来の振れ補正装置では、基準とした特定の点以外では大きな振れが残存し、画像全体として像振れの大きい画像という印象を与えてしまう場合がある。これに対して、本発明の実施形態による像振れ補正装置においては、撮像素子４ａの撮像面上の各点における像の振れ量が、撮像面において全体的に抑制されるように、補正量演算部１６ａにより移動量が算出される。即ち、本実施形態の像振れ補正装置においては、撮像面上の所定の複数の点における平均的な像の振れ量が抑制されるように、移動量が計算される。

【0043】

本実施形態の像振れ補正装置は、「振れ量最小モード」、「中央値最小モード」及び「許容振れ量域最大モード」の３種類の補正モードを備えている。これら３つの補正モードにおいては、夫々異なる計算アルゴリズムを使用して、撮像面上に形成される像を移動させるべき量が計算される。これら何れの計算アルゴリズムを使用して移動量を計算した場合においても、撮像面上の複数の点における平均的な像の振れ量が抑制され、撮像面上の各点における像の振れ量が、撮像面において全体的に抑制される結果となる。

【0044】

ステップＳ５においては、補正モード選択スイッチ６ｂによって選択された補正モードに応じた計算アルゴリズムにより、補正モードに対応した像の移動量に基づいて、補正係数が垂直方向、水平方向について夫々算出される。各補正モードにおいて、補正係数を算出する具体的な計算アルゴリズムについては、後述する。

【0045】

次に、ステップＳ６においては、基準移動量に、ステップＳ５において計算された補正係数を乗じることにより、実際の移動量が算出される。即ち、撮像素子４ａの撮像面上に形成される像を基準移動量だけ逆方向に移動させるために必要な、像振れ補正用レンズ１０の制御パラメータに、ステップＳ５において計算された補正係数を乗じた補正後の制御パラメータが生成される。また、像振れ補正用レンズ１０の移動量に対する、撮像面上に形成される像の移動量は、撮像光学系の焦点距離により変化するため、制御パラメータの値は、ステップＳ３において取得された焦点距離に応じて修正される。

【0046】

次いで、ステップＳ７においては、移動ステップとして、ステップＳ６において算出された制御パラメータに対応した制御信号が、レンズ制御部１６からアクチュエータ１２に出力され、図２に示すフローチャートの１回の処理が終了する。レンズ制御部１６からの制御信号に基づいて、光軸Ａに直交する平面内で像振れ補正用レンズ１０が移動される。像振れ補正用レンズ１０の移動量が、撮像面上の像を基準移動量だけ移動させるための移動量に対して補正されることにより、撮像面上の各点における像の振れ量が、撮像面において全体的に抑制される。

【0047】

次に、図２に示すフローチャートのステップＳ５における補正係数の算出を具体的に説明する。

【0048】

＜振れ量最小モード＞
まず、図４を新たに参照して、「振れ量最小モード」における補正係数の算出を説明する。補正モード選択スイッチ６ｂにより、「振れ量最小モード」が選択されている場合には、各方向の振れ残り量の絶対値を平均した値が最小になるように像の移動量が決定され、これに基づいて補正係数が算出される。ここで、「振れ残り量［ｍｍ］」とは、像振れ補正装置による像振れ補正を実行した後にも残存することが予想される「振れ量［ｍｍ］」を意味する。具体的には、図３に示す例において、撮像面上の像を、基準移動量である０．１２５７［ｍｍ］だけ水平方向に移動させた場合における、各分割位置での振れ残り量Ｒ₀～Ｒ₁₀［ｍｍ］を計算する。ここで、振れ残り量Ｒ₀は、分割位置「０」における振れ残り量を表し、振れ残り量Ｒ₁～Ｒ₁₀は、分割位置「０．１」～「１」における振れ残り量を夫々表している。

【0049】

次に、各振れ残り量Ｒ₀～Ｒ₁₀の絶対値を計算し、これらの合計を、振れ残り量を計算した点の数で除することにより、振れ残り量の絶対値の平均値を計算する。この際、撮像面の中心点は１点であるが、分割位置「０．１」～「１」は左右両側に２点ずつ存在するため、振れ残り量Ｒ₁～Ｒ₁₀の絶対値は２倍して平均値を計算する。従って、振れ残り量の絶対値の平均値Ｒ_AV1は、次式によって計算することができる。

【0050】

同様にして、撮像面上の像を、分割位置「０．１」における移動量である０．１２６４［ｍｍ］だけ水平方向に移動させた場合における、各分割位置での振れ残り量Ｒ₀～Ｒ₁₀［ｍｍ］を計算し、これらの振れ残り量の絶対値の平均値Ｒ_AV1［ｍｍ］を数式（４）により計算する。同様の計算により、各分割位置における移動量に対応した振れ残り量の絶対値の平均値Ｒ_AV1［ｍｍ］を計算する。

【0051】

このようにして計算された、水平方向の各分割位置における移動量に対応した振れ残り量の絶対値の平均値Ｒ_AV1［ｍｍ］の一例を図４に示す。図４に示す例においては、分割位置「０．８」に対応する振れ残り量の絶対値の平均値Ｒ_AV1が最も小さくなっている。即ち、「振れ量最小モード」の計算アルゴリズムによれば、撮像面上の像が、分割位置「０．８」に対応する０．１７１４［ｍｍ］だけ水平方向に移動されるように像振れ補正用レンズ１０を移動させることにより、画像全体における平均的な水平方向の振れが最小となる。
さらに、垂直方向についても同様に、垂直方向の各分割位置における移動量に対応した振れ残り量の絶対値の平均値Ｒ_AV1［ｍｍ］を計算し、この値が最小となる垂直方向の像の移動量を計算する。このように、水平方向、垂直方向の移動量を決定することにより、撮像面上の複数の点における平均的な像の振れ量が抑制され、撮像面上の各点における像の振れ量が、撮像面において全体的に抑制される。

【0052】

最後に、振れ残り量の絶対値の平均値Ｒ_AV1［ｍｍ］が最小となる移動量を、基準移動量で除することにより、補正係数を算出する。図３、図４に示す例では、Ｒ_AV1が最小となる０．１７１４［ｍｍ］を、基準移動量である０．１２５７［ｍｍ］で除することにより、水平方向に関する補正係数が、
補正係数＝０．１７１４／０．１２５７≒１．３６４
と計算される。同様にして、垂直方向に関する補正係数も求めることができる。

【0053】

＜中央値最小モード＞
次に、図５を新たに参照して、「中央値最小モード」における補正係数の算出を説明する。補正モード選択スイッチ６ｂにより、「中央値最小モード」が選択されている場合には、各方向の振れ残り量の平均値の絶対値が最小になるように、像の移動量が決定され、これに基づいて補正係数が算出される。具体的には、まず、図３に示す例において、撮像面上の像を、基準移動量である０．１２５７［ｍｍ］だけ水平方向に移動させた場合における、各分割位置での振れ残り量Ｒ₀～Ｒ₁₀［ｍｍ］を計算する。

【0054】

次に、各振れ残り量Ｒ₀～Ｒ₁₀の平均値を計算する。上記のように、撮像面の中心点は１点であるが、分割位置「０．１」～「１」は左右両側に２点ずつ存在するため、振れ残り量Ｒ₁～Ｒ₁₀は２倍して平均値を計算する。この平均値の絶対値である、振れ残り量の平均値の絶対値Ｒ_AV2は、次式によって計算することができる。

【0055】

同様にして、撮像面上の像を、分割位置「０．１」における移動量である０．１２６４［ｍｍ］だけ水平方向に移動させた場合における、各分割位置での振れ残り量Ｒ₀～Ｒ₁₀［ｍｍ］を計算し、これらの振れ残り量の平均値の絶対値Ｒ_AV2［ｍｍ］を数式（５）により計算する。同様の計算により、各分割位置における移動量に対応した振れ残り量の平均値の絶対値Ｒ_AV2［ｍｍ］を計算する。

【0056】

このようにして計算された、水平方向の各分割位置における移動量に対応した振れ残り量の平均値の絶対値Ｒ_AV2［ｍｍ］の一例を図５に示す。図５に示す例においては、分割位置「０．９」に対応する振れ残り量の平均値の絶対値Ｒ_AV2が最も小さくなっている。即ち、「中央値最小モード」の計算アルゴリズムによれば、撮像面上の像が、分割位置「０．９」に対応する０．１８３６［ｍｍ］だけ水平方向に移動されるように像振れ補正用レンズ１０を移動させることにより、画像全体における平均的な水平方向の振れが最小となる。この計算アルゴリズムに基づいて像の移動量を決定することにより、各点の振れ残り量の中央値を最小にすることができ、撮像面上の所定の複数の点における平均的な像の振れ量が抑制される。

【0057】

さらに、垂直方向についても同様に、垂直方向の各分割位置における移動量に対応した振れ残り量の平均値の絶対値Ｒ_AV2［ｍｍ］を計算し、この値が最小となる垂直方向の像の移動量を計算する。このように、水平方向、垂直方向の移動量を決定することにより、撮像面上の複数の点における平均的な像の振れ量が抑制され、撮像面上の各点における像の振れ量が、撮像面において全体的に抑制される。

【0058】

最後に、振れ残り量の平均値の絶対値Ｒ_AV2［ｍｍ］が最小となる移動量を、基準移動量で除することにより、補正係数を算出する。図３、図５に示す例では、Ｒ_AV2が最小となる０．１８３６［ｍｍ］を、基準移動量である０．１２５７［ｍｍ］で除することにより、水平方向に関する補正係数が、
補正係数＝０．１８３６／０．１２５７≒１．４６１
と計算される。同様にして、垂直方向に関する補正係数も求めることができる。

【0059】

＜許容振れ量域最大モード＞
次に、図６を新たに参照して、「許容振れ量域最大モード」における補正係数の算出を説明する。補正モード選択スイッチ６ｂにより、「許容振れ量域最大モード」が選択されている場合には、振れ残り量が所定の許容振れ量以下になる点の数が最大になるように、像の移動量が決定され、これに基づいて補正係数が算出される。具体的には、まず、図３に示す例において、撮像面上の像を、基準移動量である０．１２５７［ｍｍ］だけ水平方向に移動させた場合における、各分割位置での振れ残り量Ｒ₀～Ｒ₁₀［ｍｍ］を計算する。

【0060】

次に、これらの振れ残り量Ｒ₀～Ｒ₁₀のうち、値が所定の許容振れ量［ｍｍ］以下である点の数をカウントする。上記のように、撮像面の中心点は１点であるが、分割位置「０．１」～「１」は左右両側に２点ずつ存在するため、振れ残り量Ｒ₁～Ｒ₁₀の値が所定の許容振れ量以下である場合には、点の数を「２」とカウントする。図６に示す例においては、撮像面上の像を、基準移動量だけ水平方向に移動させた場合において、振れ残り量の値が所定の許容振れ量以下である点の数は９個とカウントされている。

【0061】

同様にして、撮像面上の像を、分割位置「０．１」における移動量である０．１２６４［ｍｍ］だけ水平方向に移動させた場合における、各分割位置での振れ残り量Ｒ₀～Ｒ₁₀［ｍｍ］を計算し、その値が所定の許容振れ量以下である点の数をカウントする。このようにして計算された、水平方向の各分割位置における移動量に対応した、振れ残り量が所定の許容振れ量以下となる点の数の一例を図６に示す。図６に示す例においては、分割位置「０．５」及び「０．６」における移動量だけ水平方向に移動させた場合において、振れ残り量が許容振れ量以下となる点の数が「１１」となり、最も多くなっている。

【0062】

即ち、「許容振れ量域最大モード」の計算アルゴリズムによれば、撮像面上の像が、分割位置「０．５」に対応する０．１４３６［ｍｍ］又は分割位置「０．６」に対応する０．１５１５［ｍｍ］だけ水平方向に移動されるように像振れ補正用レンズ１０を移動させることにより、振れ残り量が許容振れ量以下となる点の数が最も多くなる。このように、振れ残り量が許容振れ量以下となる点の数を最大化することにより、画像全体の中で、振れ量が許容値以下となる画素の数を最大化することができる。この計算アルゴリズムに基づいて像の移動量を決定することにより、画像全体の中で、振れ量が許容可能な値以下に抑制された面積を最大化することができ、撮像面上の所定の複数の点における平均的な像の振れ量が抑制される。
さらに、垂直方向についても同様に、垂直方向の各分割位置における移動量に対応した振れ残り量が許容振れ量以下となる点の数を計算し、この数が最大となる垂直方向の像の移動量を計算する。

【0063】

最後に、振れ残り量が許容振れ量以下となる点の数が最大となる移動量を、基準移動量で除することにより補正係数を算出する。図３、図６に示す例では、許容振れ量以下となる点の数が最大となる０．１４３６［ｍｍ］を、基準移動量である０．１２５７［ｍｍ］で除することにより、水平方向に関する補正係数が、
補正係数＝０．１４３６／０．１２５７≒１．１４２
と計算される。同様にして、垂直方向に関する補正係数も求めることができる。なお、図６に示す例では、振れ残り量が許容振れ量以下となる点の数が分割位置「０．５」と「０．６」で同数となっているため、これらの分割位置に対応した移動量を平均し、この平均値に基づいて補正係数を計算しても良い。

【0064】

本発明の実施形態の像振れ補正装置によれば、撮像素子４ａの撮像面上の各点における像の振れ量が、撮像面において全体的に抑制されるように、振れ補正用レンズ１０の移動量が決定されるので、画角内における像振れの差異が目立たず、像振れの少ない印象を与える画像を形成することができる。

【0065】

また、本実施形態の像振れ補正装置によれば、補正量演算部１６ａは、撮像面上の所定の複数の点における平均的な像の振れ量Ｒ₀～Ｒ₁₀が抑制されるように、振れ補正用レンズ１０の移動量を決定する。このため、特定の点における像の振れ量がほぼゼロにされるのではなく、像の振れ量を撮像面において全体的に抑制することができる。

【0066】

さらに、本実施形態の像振れ補正装置によれば、撮像面上において、複数の分割位置が、撮像面上に均等に、等間隔で分布するように設定されているので（図３）、画角内の全体的な振れ量を像振れ補正に反映させることができ、振れ量を全体的に抑制することができる。

【0067】

また、本実施形態の像振れ補正装置によれば、「振れ量最小モード」において、補正量演算部１６ａは、撮像面上の所定の複数の点における像の振れ量の絶対値を平均した値が最小となるように移動量を決定する（図４）。このため、撮像面上の複数の点における平均的な像の振れ量が抑制され、撮像面上の各点における像の振れ量を、撮像面において全体的に抑制することができる。

【0068】

さらに、本実施形態の像振れ補正装置によれば、「中央値最小モード」において、補正量演算部１６ａは、撮像面上の所定の複数の点における像の振れ量の平均値の絶対値が最小となるように移動量を決定する（図５）。このため、各点の振れ残り量の中央値を最小にすることができ、撮像面上の所定の複数の点における平均的な像の振れ量を抑制することができる。

【0069】

また、本実施形態の像振れ補正装置によれば、「許容振れ量域最大モード」において、補正量演算部１６ａは、撮像面上において、像の振れ量が所定の許容値以下となる領域が最も広くなるように移動量を決定する（図６）。このため、画像全体の中で、振れ量が許容値以下となる画素の数を最大化することができる。この結果、画像全体の中で、振れ量が許容可能な値以下に抑制された面積を最大化することができ、撮像面上の所定の複数の点における平均的な像の振れ量を抑制することができる。

【0070】

さらに、本実施形態の像振れ補正装置によれば、補正量演算部１６ａは、補正モード選択スイッチ６ｂにより選択された補正モードに基づいて、異なる計算アルゴリズムを使用して移動量を決定する。このため、ユーザの撮影意図や、撮影シーンに適した補正モードを選択することができる。

【0071】

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、撮像面上に形成される像の振れを抑制するために、複数のレンズのうちの像振れ補正用レンズを移動させ、撮像面上に形成される像を移動させていたが、アクチュエータによって撮像面を移動させることにより像の振れを抑制するタイプの像振れ補正装置にも本発明を適用することができる。上述した実施形態においては、垂直、水平方向に対し、１１点ずつ分割位置を設定し、これらの点について振れ量を評価していたが、振れを評価する点の数は任意に設定することができると共に、評価する点は必ずしも等間隔に設定されていなくても良い。

【0072】

また、上述した実施形態においては、撮像面上の平均的な像の振れ量が抑制されるように移動量が決定され、この移動量を基準移動量で除することにより補正係数を算出していた。しかしながら、補正係数を算出することなく、決定された移動量が直接実現されるように、アクチュエータを制御することもできる。さらに、上述した実施形態においては、複数の補正モードが切り替え可能に構成されていたが、像振れ補正装置は補正モードを１つだけ備えていても良い。

【0073】

また、上述した実施形態においては、焦点距離を変化させることができるように構成されたレンズユニット（所謂、ズームレンズ）に本発明を適用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、焦点距離が固定されたレンズユニット（所謂、単焦点レンズ）に本発明を適用することもできる。この場合には、固定された所定の焦点距離において上述した補正係数の算出をおこなえばよい。

【符号の説明】

【0074】

１ カメラ（撮像装置）
２ レンズユニット
４ カメラ本体
４ａ 撮像素子
６ レンズ鏡筒
６ａ ズームリング
６ｂ 補正モード選択スイッチ
８ レンズ（撮像光学系）
１０ 像振れ補正用レンズ
１２ アクチュエータ
１４ ジャイロセンサ（振れ角度センサ）
１６ レンズ制御部
１６ａ 補正量演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】