JP5965770B2 - ブレ量検出装置、撮像装置及びブレ量検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、手振れなどで発生するブレ量を検出するブレ量検出装置、及び、ブレ量検出装置を搭載した撮像装置に関する。

近年手ブレ補正機能を搭載した撮像装置（カメラ）が一般的になり、三脚等を使用せずにカメラを手で持って撮影する手持ち撮影において、特に注意しなくても像ブレの無い良好な画像を撮影できるようになってきた。

しかしながら、手ブレ補正の性能も未だ十分でなく、特に露光時間が長くなる長秒撮影時には、手ブレを十分に補正しきれない場合があり、撮像装置の手ブレ補正性能が撮影画像の品質に大きく影響する。特に、マクロ領域での長秒撮影を行う場合では、現在用いられている手ブレ補正機能では、十分な性能が得られない場合が多い。

手ブレは、撮像装置の光軸の角度が変化することで発生する所謂、角度ブレと、カメラ本体が光軸とは垂直方向に移動することで発生する所謂、並進ブレとに分けることができる。現在用いられている手ブレ補正機能の多くが角度ブレのみを補正するに留まるものであり、並進ブレの補正を行っていない。この並進ブレは、像倍率が低い場合には特に気にならないが、像倍率が高くなるにつれて並進ブレが撮影画像の品質に及ぼす影響も大きくなる。このため、現在用いられている手ブレ補正機能では、前述したようにマクロ領域で十分な性能が得られない。

上記のような問題の解決方法として、特許文献１には、カメラに作用する三軸方向の加速度を検出する加速度検出装置と、カメラに作用する三軸回りの角速度を検出する角速度検出装置と、三軸方向の加速度及び三軸回りの角速度からカメラ座標系と静止座標系との間の座標変換マトリクスを演算する姿勢検出手段と、前記座標マトリクスからカメラ座標系における重力加速度成分を演算する重力加速度成分演算手段を備え、加速度検出装置の出力から前記重力加速度成分を除去して並進運動の位置を算出し、補正駆動量演算手段１１は、これらに基づいて像振れ量を算出する像振れ補正カメラが開示されている。

特開平７−２２５４０５号公報

特許文献１の手法においては、カメラの撮像面に対して、縦方向及び、横方向の加速度検出結果から重力加速度の影響を除去した加速度を積分して速度を算出し、さらに、その速度を積分することで並進移動量を算出している。

一方で、シャッタやクイックターンミラーなどの可動部を持つ一眼レフカメラにおいては、可動部が可動した際の衝撃が問題となる。一般に加速度センサは、衝撃に対して敏感であり、特にシャッタ走行時は、衝撃の影響により、カメラ本体に加わる加速度とは異なる検出結果を出力する。このため、加速度センサからの出力をそのまま積分した場合、異なった速度を算出してしまうため、適正な補正を行うためには、可動部の衝撃に対して何らかの対策が必要となる。

しかしながら、特許文献１に記載されるカメラでは、この点に関して何ら開示されていない。本件は、前述の様な可動部による衝撃が発生する場合でも、ブレ検出結果への影響を除去し、正確に移動量を検出できるブレ量検出装置、撮像装置、ブレ量検出方法を提供することを目的とする。

そのため本発明に係るブレ量検出装置は、
筐体の回転運動に関わる角速度を検出する角速度検出部と、
前記筐体に加わる加速度を検出する加速度検出部と、
前記角速度と、前記加速度に基づいて、前記筐体の移動量を算出する算出部を備え、
前記算出部は、
前記加速度を時間積分した速度変化と、前記角速度から回転半径を算出する回転半径算出処理と、
露光開始から所定時間は、前記角速度と前記露光開始以前に算出した前記回転半径に基づいて速度を算出し、前記所定時間経過後は、前記所定時間中に算出した前記速度に前記加速度を累積加算して前記速度を算出する速度算出処理と、
前記速度算出処理で算出された前記速度を時間積分して前記移動量を算出する移動量算出処理と、を実行することを特徴とする。

また本発明に係る撮像装置は、
前述したブレ量検出装置と、
被写体からの光を被写体像として結像させる光学系と、
前記光学系により結像された被写体像を映像信号に変換する撮像素子と、
前記ブレ量検出装置により算出された前記移動量を打ち消す方向に、前記光学系と前記撮像素子の少なくとも一方を駆動する駆動部と、を備えたことを特徴とする。

また本発明に係るブレ量検出方法は、
筐体の回転運動に関わる角速度を検出し、
前記筐体に加わる加速度を検出し、
前記角速度と、前記加速度に基づいて、前記筐体の移動量を算出する算出処理を実行し、
前記算出処理は、
前記加速度を時間積分した速度変化と、前記角速度から回転半径を算出する回転半径算出処理と、
露光開始から所定時間は、前記角速度と露光開始以前に算出した前記回転半径に基づいて速度を算出し、前記所定時間経過後は、前記所定時間中に算出した前記速度に前記加速度を累積加算して前記速度を算出する速度算出処理と、
前記速度算出処理で算出された前記速度を時間積分して前記移動量を算出する移動量算出処理と、を含むことを特徴とする。

本発明のブレ量検出装置、撮像装置及びブレ量検出方法によれば、シャッタなどの可動部による衝撃が発生する場合においても正確な移動量を検出することが可能となる。

本発明の実施形態に係る撮像装置に生じる回転運動の種類を説明する図 本発明の実施形態に係る撮像装置においてヨー回転、ピッチ回転、ロール回転が発生したときのＸ、Ｙ、Ｚ方向への移動量を説明する図 本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図 本発明の実施形態に係るブレ量補正マイクロコンピュータの構成を示すブロック図 本発明の実施形態に係る撮像装置のタイミングチャートを示す図 本発明の実施形態に係るフォーカルプレーンシャッタの原理を示す模式図 本発明の実施形態に係る並進ブレ補正部の構成を示すブロック図 本発明の実施形態に係る並進移動量検出制御を示すフロー図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１から図８は本発明の実施形態を示したものであり、図１は撮像装置に生じる回転運動の種類を説明するための斜視図である。

まず、図１を参照して、撮像装置１（撮像装置１は、撮像機能を備えた装置であれば、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ機能付き携帯電話など各種の装置を広く含むが、以下では、代表して適宜カメラ１などという）に設定する座標系や回転方向について説明する。

カメラ１は、被写体からの光を被写体像として結像する光学系２を備えており、この光学系２の光軸方向をＺ方向とする。ここに、正のＺ方向は、カメラ１から被写体に向く方向とする。また、カメラ１の標準姿勢（いわゆる横位置）において、カメラ１の水平方向をＸ方向とする。ここに、正のＸ方向は、被写体側からカメラ１を見て右方向（つまり、撮影者からカメラ１を見て左方向）とする。さらに、カメラ１の標準姿勢において、カメラ１の垂直方向をＹ方向とする。ここに、正のＹ方向は、標準姿勢における上方向とする。

なお、図１では、座標系がカメラ１と重複して見難くなるのを防ぐために座標系の原点位置をずらして記載しているが、座標系の原点は撮像素子４（図３参照）の撮像面の中心であり、一般的には、撮像面と光学系２の光軸とが交差する点である。この座標系は、カメラ１に固定した座標系であり、カメラ１が移動または回転すれば、座標系も地球に対して移動または回転することになる。また、この座標系において、Ｘ−Ｙ平面は撮像面に一致する面である。

そして、このような座標系において、Ｚ軸周りの回転運動がロール、Ｘ軸周りの回転運動がピッチ、Ｙ軸周りの回転運動がヨーである。さらに、以下では例えば、原点からＺ軸正方向を見たときのＺ軸周りの左回転がロールの正方向回転、原点からＸ軸正方向を見たときのＸ軸周りの左回転がピッチの正方向回転、原点からＹ軸正方向を見たときのＹ軸周りの右回転がヨーの正方向回転であるものとする。

なお、上述した座標軸の正負方向や回転方向の正負は、後述する角速度センサ８や加速度センサ９（図３等参照）の実装方向に依存する便宜上のものであり、理論的には上記に限定されるものではない。

次に、上述した座標系において、回転中心が原点（あるいは、原点も含めて、回転中心がカメラ１内）にある場合は主に角度ブレをもたらし、回転中心がカメラ１の外部にある場合には角度ブレに加えて並進ブレをもたらす。従って、ブレ補正を行う必要があるような並進ブレが発生するのは、実質的に、回転中心がカメラ１の外部にあるときであると考えても差し支えない。

まず、角度ブレに関しては、原点周りの回転運動として記述すればよい。すなわち、ヨー方向の回転運動により光軸が左右に振られて撮像素子４上に結像される被写体範囲が左右に移動し、ピッチ方向の回転運動により光軸が上下に振られて撮像素子４上に結像され
る被写体範囲が上下に移動することはよく知られている通りである。また、ロール方向の回転運動は、画面の横位置や縦位置、およびその中間の斜め位置をもたらすこともよく知られている通りである。

一方、並進ブレに関しては、上述したように、カメラ１の外部に回転中心がある回転運動として記述することができる。図２（Ａ）はヨー回転により撮像装置にＸ方向の移動量が生じる様子を示す図、図２（Ｂ）はピッチ回転により撮像装置にＹ方向の移動量が生じる様子を示す図、図２（Ｃ）はロール回転により撮像装置にＸ方向およびＹ方向の移動量が生じる様子を示す図である。

図２（Ａ）に示すように、カメラ１の外部の、原点から距離（回転半径）Ｒyawの位置
に回転中心Ｃyawをもつヨー方向の回転運動がカメラ１に発生すると、Ｘ方向の移動量が
生じる。また、図２（Ｂ）に示すように、カメラ１の外部の、原点から距離（回転半径）Ｒpitchの位置に回転中心Ｃpitchをもつピッチ方向の回転運動がカメラ１に発生すると、Ｙ方向の移動量が生じる。さらに、図２（Ｃ）に示すように、カメラ１の外部の、原点から距離（回転半径）Ｒrollの位置に回転中心Ｃrollをもつロール方向の回転運動がカメラ１に発生すると、一般に、Ｘ方向への移動量成分、およびＹ方向への移動量成分を含む移動量が生じる。

そして、角度ブレと並進ブレとのうち、前者の角度ブレに関しては公知の技術を適宜用いることが可能であるために、本実施形態においては、後者の並進ブレについて主に説明する。

まず、図３は、撮像装置１の構成を示すブロック図である。撮像装置であるカメラ１は、光学系２と、フォーカルプレーンシャッタ３と、撮像素子４と、駆動部５と、システムコントローラ６と、ブレ補正マイクロコンピュータ７と、角速度センサ８ａ〜８ｃと、加速度センサ９と、レリーズスイッチ１０と、ＥＶＦ（電子ビューファインダ）１１と、内部フラッシュメモリ１３と、を備えている。また、図３にはメモリカード１２も記載されているが、メモリカード１２は例えばカメラ１に対して着脱自在に構成されたものであるために、カメラ１に固有の構成でなくても構わない。

光学系２は、被写体からの光を、被写体像として撮像素子４の撮像面に結像するものである。

フォーカルプレーンシャッタ３は、撮像素子４の前面（光学系２側）に配設されていて、開閉動作を行うことにより露光時間を制御するものである。すなわち、フォーカルプレーンシャッタ３は、開くことで撮像素子４を露光状態にし、閉じることで遮光状態にする。

撮像素子４は、システムコントローラ６の指示に基づいて、撮像面に結像された被写体像を電気信号に変換する。この変換された電気信号は、システムコントローラ６によって映像信号として読み出される。

駆動部５は、撮像面内に平行な２次元方向に移動可能となるように撮像素子４を支持しており、ブレ補正マイクロコンピュータ７からの指示に基づいて、図１等に示したＸ方向およびＹ方向に撮像素子４を駆動する。

システムコントローラ６は、前述した映像信号の読み出しを含む、カメラ１全体の機能に関わる各種の制御を統合的に行う制御部である。システムコントローラ６は、以下に説明するように、ブレ補正マイクロコンピュータ７にブレ検出を行わせ、ブレ検出結果に基
づいてブレ補正を行わせる制御も行う。

角速度センサ８（本発明の「角速度検出部」）は、撮像装置１の筐体に加わる回転運動を検出する角速度検出部として構成されたセンサであり、単位時間当たりの角度変化を角速度として検出しブレ補正マイクロコンピュータ７へ出力する。角速度センサ８は、図２Ａに示したようなＹ軸（第２軸）周りのヨー回転運動に係るヨー角速度を検出するヨー角速度検出部（第２角速度検出部）たるヨー角速度センサ８ａと、図２Ｂに示したようなＸ軸（第１軸）周りのピッチ回転運動に係るピッチ角速度を検出するピッチ角速度検出部（第１角速度検出部）たるピッチ角速度センサ８ｂと、図２Ｃに示したようなＺ軸（第３軸）周りのロール回転運動に係るロール角速度を検出するロール角速度検出部（第３角速度検出部）たるロール角速度センサ８ｃとを含み、回転方向の３自由度の角速度を検出するように構成されている。

これらヨー角速度センサ８ａと、ピッチ角速度センサ８ｂと、ロール角速度センサ８ｃは、例えば、同一機種のセンサを用いて、実装方向を異ならせることにより、各軸周りの回転運動を検出する。

加速度センサ９（本発明の「加速度検出部」）は、撮像装置１の筐体に加わるＸ軸方向の加速度（Ｘ加速度）とＹ軸方向の加速度（Ｙ加速度）とを少なくとも検出する加速度検出部であり、本実施形態においてはさらに、Ｚ軸方向の加速度（Ｚ加速度）も検出し得るセンサを採用している。そして、加速度センサ９は、検出した各方向への加速度を、ブレ補正マイクロコンピュータ７へ出力する。

ブレ補正マイクロコンピュータ７は、システムコントローラ６の指示に基づいて、角速度センサ８の出力と加速度センサ９の出力とからカメラ１のブレ量を算出する。そして、ブレ補正マイクロコンピュータ７は、検出したブレ方向と反対方向に検出したブレ量だけ撮像素子４を駆動する指示を駆動部５に対して出力する。これにより駆動部５が、撮像面におけるブレを打ち消すように撮像素子４を駆動するために、撮影画像に発生するブレを抑制することができる。なお、ここでは撮像素子４を駆動してブレ補正を行っているが、これに代えて、あるいはこれに加えて、光学系２を駆動してブレ補正を行うようにしても構わない。

そして、ブレ補正マイクロコンピュータ７、角速度センサ８、加速度センサ９を含んでブレ量検出装置が構成され、このブレ量検出装置と駆動部５とを含んでブレ補正装置が構成されている。

レリーズスイッチ１０は、システムコントローラ６と接続された例えば２段式の押圧スイッチでなり、１段目の押圧（半押し、あるいは１ｓｔレリーズ）でＡＦやＡＥが行われ、２段目の押圧（全押し、あるいは２ｎｄレリーズ）で露光が開始されるようになっている。

ＥＶＦ１１は、液晶パネル等を含んで構成された表示部であり、撮像素子４から読み出され、システムコントローラ６等において表示可能な形式に変換された映像信号を、ユーザが視認可能となるように表示する。

メモリカード１２は、撮像素子４から読み出され、システムコントローラ６等において記録可能な形式に変換された映像信号を記録する不揮発性の記録媒体であり、上述したように、カメラ１に対して例えば着脱自在に構成されている。

内部フラッシュメモリ１３は、システムコントローラ６が実行するカメラ１の制御プロ
グラムや、制御に用いられる各種パラメータ等を記録する不揮発性の記録媒体である。

図４は、ブレ補正マイクロコンピュータ７の構成を示すブロック図である。ブレ補正マイクロコンピュータ７は、ＣＰＵ７０と、ＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）７１ａ〜７１ｃと、ＳＩＯ（Serial Input/Output：シリアル入出力）７２ａ、７２ｂと、
ドライバ７３と、を備えている。

ＡＤＣ７１ａ〜７１ｃは、角速度センサ８ａ〜８ｃから入力されるアナログ信号を、それぞれデジタル信号に変換する。

ＳＩＯ７２ａ、７２ｂは、ＣＰＵ７０が外部デバイスとシリアルインタフェースで通信を行う通信部であり、ＳＩＯ７２ａは加速度センサ９が検出した加速度の値をＣＰＵ７０が読み出すために用いられ、ＳＩＯ７２ｂはＣＰＵ７０がシステムコントローラ６とコマンドのやり取りを行う通信に用いられる。

ドライバ７３は、ＣＰＵ７０により算出された補正量に基づいて、駆動部５を駆動するための信号を出力する。

ＣＰＵ７０は、加速度取得部７０２と、角度ブレ補正部７０３と、並進ブレ補正部７０４と、通信部７０５と、加算部７０６とを、例えば内部プログラムであるファームウェアにより構成される機能として備えており（ただし、ハードウェアとして構成しても勿論構わない）、角速度センサ８および加速度センサ９の検出結果に基づき、角度ブレおよび並進ブレの補正量を算出する。

加速度取得部７０２は、ＳＩＯ７２ａを経由して、加速度センサから独立した３軸方向の加速度を読み出して、図２等に示したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向への加速度情報に分割する。そして、加速度取得部７０２は、取得したＸ加速度、Ｙ加速度を並進ブレ補正部７０４へ出力する。

角度ブレ補正部７０３は、ヨー回転運動およびピッチ回転運動に基づいて、角度変化に伴うブレ量（角度ブレ）を算出するものであるが、この角度ブレについては公知の技術を適宜利用することができるために、詳細は記載しない。

並進ブレ補正部７０４（本発明の「算出部」に相当）は、加速度および角速度に基づいて、カメラ１の並進移動量を算出し、算出した移動量を撮像面における被写体像のブレ量に変換し、補正量として駆動部５へ伝達する。

通信部７０５は、ＳＩＯ７２ｂを経由して、システムコントローラ６と通信する。

加算部７０６は、角度ブレ補正部７０３により算出された角度ブレ量と、並進ブレ補正部７０４により算出された並進ブレ量とを加算して、トータルのブレ量をドライバ７３へ出力する。

なお、ＡＤＣ７１ａ〜７１ｃの出力、そして、加速度取得部７０２が出力するＸ〜Ｚ各方向の加速度に対しては、低周波成分を除去するため、ハイパス処理、あるいは、ゼロ点補正処理を行うこととしてもよい。ここで除去する低周波成分は、例えば１Ｈｚ以下の周波数成分が挙げられるが、この帯域に限定されるものではない。手ブレに基づく周波数は、１Ｈｚから１０Ｈｚ程度の間であることが実験で確認されており、これにより、手ブレ以外の要因によるセンサの動き（例えば、ドリフトなど）による経時変化の成分を除去することができる。

さらに、角速度センサ８ａ〜８ｃが出力する各方向に関する角速度、もしくは、加速度取得部７０２にて取得された各方向に関する加速度の少なくとも一方に対して、重力に関する補正を行うことで、角度ブレ補正部７０３、並進ブレ補正部７０４でのブレ量算出の精度向上を図ることも可能である。

図５は本発明の実施形態に係る撮像装置のタイミングチャートを示す図である。図５（ａ）、図５（ｂ）は、それぞれ、先幕制御信号と後幕制御信号であり、フォーカルプレーンシャッタ３の各幕を制御する信号である。先幕（後幕）は、この先幕（後幕）制御信号がＨｉｇｈ状態の時、磁力により吸着される。

図５（ｃ）は加速度で、加速度センサ９の出力であり、タイミングチャート中にはフォーカルプレーンシャッタ３の動作による衝撃ノイズがみられる。

図５（ｄ）は角速度で、角速度センサ８の出力であり、加速度と同様、フォーカルプレーンシャッタ３の動作による影響が見受けられる。しかしながら、加速度ほど大きな影響は受けていない。

図５中のｔ₁からｔ₅は、フォーカルプレーンシャッタ３の動作により発生する衝撃に関わるタイミングを示したものである。図６には、フォーカルプレーンシャッタ３の動作について示されている。フォーカルプレーンシャッタ３は、光学開口３３、移動可能な先幕３１、後幕３２を備えて構成されている。光学開口３３は、光学系２と撮像素子４の間に形成される開口であり、先幕３１、後幕３２にて遮蔽されないときに撮像素子４を露光状態にする。

タイミングチャート中、ｔ₁は、撮影開始指示の入力タイミングに略相当するタイミン
グである。この撮影開始指示は、ユーザによる撮像装置１のレリーズスイッチ（レリーズＳＷ）の操作等に基づいて発生する。また、このｔ₁は、フォーカルプレーンシャッタ３
の幕の吸着による衝撃が始まるタイミングに略一致したものとなる。ｔ₁は、ちょうど先
幕３１と後幕３２が、図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態に移動するときに発生する衝撃である。この先幕３１と後幕３２の移動は、先幕３１と後幕３２を移動させるレバー（図示せず）によって行われる。ｔ₂は、幕を吸着させたレバーが退避する際に生じる衝
撃によるものである。

ｔ₃は先幕３１が閉じる際、すなわち、先幕３１が、図５（ｂ）の状態から図５（ｃ）
の状態に移動するときに発生する衝撃である。また、図５（ｃ）から見て取れるように、ｔ₃は、光学開口３３が解放される露光開始タイミングに相当する。

ｔ₄は、ｔ₃から所定時間ｔ_p1経過した後であり、先幕３１の衝撃による加速度への影響が収束するタイミングを示している。衝撃の収束時間はフォーカルプレーンシャッタ３の等、撮像装置２自体の特性や、ユーザによる撮像装置２の保持状態等の各種条件によって変化するが、本実施形態では各種条件にて想定される最長の収束時間により設定されている。あるいは、この所定時間ｔ_p1は加速度の状態に基づいて調整される形態を採用することも可能である。具体的には、加速度の時間的変化を監視し、ｔ₃で生じた衝撃が収束し
たと判断されたときをｔ₄とすることで、生じた衝撃に応じた時間長の所定時間ｔ_p1とす
ることが可能となる。

ｔ₅は、後幕３２が閉じる際、すなわち、後幕３１が、図５（ｃ）の状態から図５（ｄ
）の状態に移動するときに発生する衝撃である。また、図５（ｄ）から見て取れるように、ｔ₅は、光学開口３３が遮蔽される露光終了タイミングに相当する。したがって、ｔ₃〜
ｔ₅の期間は、光学開口３３が解放状態となる露光期間である。

本実施形態では、図５（ｃ）に示される加速度、図５（ｄ）に示される角速度に基づいて、ｔ_p1（ｔ₃〜ｔ₄の期間）で示す露光開始から所定時間、そして、所定時間以降の露光期間において速度、及び、並進ブレ量（本発明における「移動量」）が算出される。本実施形態では、ｔ_p1の期間においては、ｔ₁の直前で算出された回転半径と角速度に基づい
て速度が算出される。また、ｔ_p2の期間においては、ｔ_p1の期間の手法を用いて算出されたｔ₄時点の速度に対して加速度を累積加算していくことで速度が算出される。各時点で
算出された速度に対して、時間積分を行うことで並進ブレ量が算出される。

このように本実施形態では、露光期間中、シャッタなどの可動部による衝撃の影響が大きい露光開始から所定時間は、衝撃が発生する前（本実施形態ではｔ₁の直前）に算出さ
れた回転半径を使用して速度を算出し、衝撃による影響を抑制することとしている。

一方、衝撃が収まったと考えられる所定時間経過後（ｔ₄〜ｔ₅）は、ｔ₄時点での初期
速度に加速度を随時、累積加算することで速度を算出している。これは、加速度の累積加算による速度算出は、長期間行うと誤差が増大するが、露光期間に限った、短期間であれば累積に伴う誤差も少なく、比較的正確な速度変化を検出可能であることを理由としている。一方、回転半径を使用した速度算出では、正確な回転半径を算出するには、ロール角速度が０である時など、その算出のタイミングが限定されてしまう。そのため、本実施形態では、露光期間中、所定時間経過後は、ｔ₄時点での初期速度に加速度を累積加算して
いくことで、速度算出の精度向上を図ることとしている。

図５（ｅ）は、角速度と、ｔ₁の直前で算出した半径とに基づいて算出された速度であ
り、期間ｔ_p1において並進ブレ量を算出するために使用される値である。

図５（ｆ）は、期間ｔ_p2において加速度を積分して算出した速度変化である。この速度変化をｔ₄時点での回転半径による速度に加算することで、期間ｔ_p2にて並進ブレ量を算
出するための速度が算出される。

図５（ｇ）は、図５（ｅ）と図５（ｆ）を加算した値が示されている。この値が露光期間（ｔ₃〜ｔ₅）において並進ブレ量算出のために使用される速度となる。

図５（ｈ）は、図５（ｇ）に示されうる速度を時間積分した値であり、並進ブレ量に相当する値である。

以上説明した様に、撮影開始の直前（ｔ₁の直前）まで回転半径を算出し、露光開始タ
イミング（ｔ₃）からシャッタ衝撃の影響がある期間（ｔ₃〜ｔ₄）は、比較的衝撃の影響
を受けにくい角速度の検出結果に基づいて並進ブレ量を算出し、衝撃の影響が収束した後（ｔ₄〜ｔ₅）は、加速度の値に基づいて並進ブレ量を算出する。

こうすることで、回転半径に基づいた補正期間を抑えることができ、回転半径の変化による影響を抑えることが可能となる。また、加速度は、衝撃収束の直前に回転半径を基に算出した速度に対して随時、累積加算するので、長期間積分することによる誤差の蓄積が発生せず、シャッタの衝撃も回避できる。

図７には、並進ブレ補正部７０４の詳細を示すブロック図が示されている。ここでは、撮像面に対するＸ方向の並進ブレ量を検出する構成を示しているが、Ｙ方向の検出に関しても同様に構成されたものとなる。Ｙ方向検出のための構成は、入力信号が、ヨー角速度に代えてピッチ角速度、Ｘ加速度に代えてＹ加速度になることのみ異なる。それ以外の構
成は、同様であるため、ここでの説明及び図は割愛する。

並進ブレ補正部７０４は、積分部７０４１ａ〜ｃと、回転半径算出部７０４２と、速度算出部７０４３と、加算部７０４４と、乗算部７０４５と、期間制御部７０４６とで構成されている。

積分部７０４１ａは、入力された加速度（Ｘ加速度）を時間積分して、回転半径を算出するための速度を算出する。

積分部７０４１ｂも、入力された加速度（Ｘ加速度）を時間積分するが、ここでの積分は、期間制御部７０４６で検出された積分期間の加速度を積分する。すなわち、図５（ｆ）で説明した期間ｔ_p2において加速度を時間積分する。

積分部７０４１ｃは、算出された撮像面における並進速度を積分してＸ方向並進ブレ量を算出する。これは、並進ブレ補正部７０４の出力であり、図５（ｈ）に相当した値である。積分部７０４１ｃが本発明における移動量算出処理に相当している。

回転半径算出部７０４２は、入力される角速度（ヨー角速度、ロール角速度）と、積分部７０４１ａで算出された速度から回転半径を算出する回転半径算出処理を実行する。ここでは、ヨー方向の回転半径と、ロール方向の回転半径を算出する。これは、図２（Ａ）、（Ｃ）で説明したように、Ｘ方向に対する影響は、ヨー方向の回転運動と、ロール方向の回転運動が影響することを理由としている。なお、Ｙ方向の回転半径については、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すピッチと、ロールの関係から求めることができる。

具体的には、Ｘ方向の速度をＶ_X、ヨー方向の回転半径（ヨー半径）をＲ_yaw、ヨー角速度をω_yaw、ロール方向の回転半径におけるＺ−Ｘ平面への射影半径に相当するＸＺロー
ル半径をＲ_rollx、ロール角速度をω_rollとすると、回転半径と角速度により以下関係が
成り立つ。
Ｖ_X＝Ｒ_yaw×ω_yaw＋Ｒ_rollx×ω_roll …（式１）
また、異なる２点の時刻におけるＸ方向の速度をＶ_x1，Ｖ_x2、ヨー角速度をω_yaw1,ω_yaw2、ロール角速度をω_roll1,ω_roll2とすると、以下の関係が成り立つ。
Ｖ_x1＝Ｒ_yaw・ω_yaw1＋Ｒ_roll・ω_roll1 …（式２）
Ｖ_x2＝Ｒ_yaw・ω_yaw2＋Ｒ_roll・ω_roll2 …（式３）
（式２）と（式３）より、ヨー半径Ｒ_yaw及びＸＺロール半径Ｒ_rollxは以下より求めることができる。
Ｒ_yaw＝（Ｖ_x2・ω_roll1−Ｖ_x1・ω_roll2）／（ω_roll1・ω_yaw2−ω_yaw1・ω_roll2）
…（式４）
Ｒ_rollx＝（Ｖ_x2・ω_yaw1―Ｖ_x1・ω_yaw2）／（ω_yaw1・ω_roll2―ω_yaw2・ω_roll1）
…（式５）
なお、Ｖ_x1及びＶ_x2は、積分部７０４１ａで算出した速度を用い、ω_yaw1、ω_yaw2、ω_roll1、ω_roll2は、回転半径算出部７０４２に入力されるヨー角速度及びロール角速度を用いる。
また、Ｙ方向の速度Ｖ_yは、ピッチ方向の回転半径（ピッチ半径）Ｒ_pitchと、ピッチ角速度ω_pitchと、ロール方向の回転半径におけるＸ−Ｙ平面への射影半径に相当するＸＹ
ロール半径Ｒ_rollyと、ロール角速度ω_rollから、同様にして求めることができる。

速度算出部７０４３は、回転半径算出部７０４２で算出した回転半径に基づいて、速度Ｖ_xを算出する具体的には、（式４）及び（式５）で表される回転半径（Ｒ_yaw，Ｒ_rollx
）を（式１）に代入することにより、速度Ｖ_xを算出する。しかし、速度算出が行われる
期間は、シャッタ制御信号に基づいて判別される期間ｔ_p1のみである。

加算部７０４４は、速度算出部７０４３にて算出された速度と、積分部７０４１ｂで算出された速度変化を加算して並進速度を算出する。この出力は、図５（ｇ）の出力に相当する。本実施形態では、加算部７０４４、積分部７０４１ｂ、速度算出部７０４３、期間制御部７０４６によって速度算出処理が実行される。

乗算部７０４５は、算出されたカメラ本体の並進速度に対し、光学系２に設定されている像倍率を乗算することで、撮像面上の被写体像の並進速度に変換する。光学系２に設定されている像倍率は、通信部７０５を経由してシステムコントローラ６との通信により通知される。

期間制御部７０４６は、シャッタ制御信号に基づき、回転半径算出部７０４２において回転半径を算出する期間、速度算出部７０４３において速度を算出する期間ｔ_p1、積分部７０４１ｂにおいて加速度を時間積分（速度算出部７０４３が出力する速度に加速度を累積加算）する期間ｔ_p2の期間制御を行う。

通常時、期間制御部は、回転半径算出部７０４２を算出状態として回転半径を算出するが、撮影が開始されると、ｔ₁のタイミングで、回転半径算出部７０４２に回転半径の算
出を停止させ、補正待ち状態にする。

次に、露光が開始されるｔ₃のタイミングで速度算出部７０４３にて、回転半径と角速
度から並進速度の算出を開始させる。

次に、シャッタ衝撃が収束するｔ₄のタイミングで速度算出を停止させ、積分部７０４
１ｂに対して加速度の時間積分を開始させる。これにより、加算部７０４４からは、ｔ₄
のタイミング直前で算出した並進速度に対して、積分部７０４１ｂで加速度を積分した速度変化が加算される。すなわち、ｔ₄時点の並進速度に対して加速度が累積的に加算され
ていく。

期間制御部７０４６は、露光が終了するｔ₅のタイミングで、積分部７０４１ｂに積分
を終了さるとともに、積分部７０４１ｂの積分結果、速度算出部７０４３の速度算出結果をクリアし、半径算出部７０４２に回転半径の算出を再開させる。

なお、並進ブレ補正部７０４には、入力されるヨー角速度、ロール角速度、Ｘ加速度、また、積分部７０４１ａ〜ｃの出力の少なくとも１つに対して、低周波除去するためのハイパス処理、あるいは、ゼロ点補正処理を行うこととしてもよい。前述したＡＤＣ７１ａ〜７１ｃの出力、そして、加速度取得部７０２が出力するＸ〜Ｚ各方向の加速度に対する処理と同様、ここでの処理は１Ｈｚ以下の周波数が除去され、加速度センサ９が持つ、温度などの影響によるドリフトの影響が除去される。この並進ブレ補正部７０４内での処理は、前述したＡＤＣ７１ａ〜７１ｃの出力、そして、加速度取得部７０２が出力するＸ〜Ｚ各方向の加速度に対する処理にて補正可能な場合、設けなくても良い。

次に、図８のフローに基づいて並進ブレ補正部７０４の制御の流れを説明する。処理が開始されると、まず、入力されるシャッタ制御信号に基づいて、撮影中か否かが判定される（Ｓ１）。ここでは、先幕制御信号の立ち上がりから後幕信号の立ち下がりまでの間、つまり図５においてｔ₁からｔ₅までの間を撮影中と判定する。

撮影中で無いと判定された場合は、回転半径算出部７０４３に対して回転半径を算出させる（Ｓ２）と共に、速度算出部７０４３、積分部７０４１ｂの出力を０（リセット）にする（Ｓ３）。Ｓ２、Ｓ３を経由した、並進ブレ量の算出Ｓ８では、速度算出部７０４３
、積分部７０４１ｂの出力が０であるため、並進ブレ量は算出されない（０となる）。

一方、Ｓ２で撮影中と判定された場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）は、補正待ち期間か否かを判定する（Ｓ４）。補正待ち期間とは、撮影開始ｔ₁から補正が開始されるｔ₃の間のことをいう。補正待ち期間の場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）は、並進ブレ量の算出Ｓ８に移行するが、Ｓ２、Ｓ３を経由した場合と同様、並進ブレ量は算出されない。

次に、補正待ち期間で無い場合は衝撃期間中かを判定する（Ｓ５）。衝撃期間とはｔ_p1のことをいう。衝撃期間中は、前述したように、速度算出部７０４３において、入力される角速度と、ｔ₁の直前に算出された回転半径に基づいて速度を算出する（Ｓ６）。Ｓ８
においては、Ｓ６で算出された速度を積分することで、並進ブレ量が算出される。

一方、衝撃期間で無い場合は、加算部７０４４にて、速度算出部７０４３で算出されたｔ₄時点の速度に対して、積分部７０４１ｂの積分値を加算する（加速度を累積加算する
）ことで速度が算出される（Ｓ７）。Ｓ８においては、Ｓ７で算出された速度を積分することで、並進ブレ量が算出される。

以上、述べてきたように、シャッタやミラーなど可動部の動作で発生する衝撃により加速度の値が不正確となる期間は、予め算出した回転半径と、角速度により補正量を算出する。そして、加速度が有効になった時点、すなわち、衝撃発生から所定時間経過後は、算出された速度に加速度を累積加算して速度を算出する。したがって、固定した回転半径を使用する期間が過度に長くなったり、加速度の誤差が累積したりすることがなく、誤差の少ない並進速度が算出可能となる。

以上、本発明のある態様に係る実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となる。

１…カメラ（撮像装置）
２…光学系
３…フォーカルプレーンシャッタ
３１…先幕
３２…後幕
３３…光学開口
４…撮像素子
５…駆動部
６…システムコントローラ
７…ブレ補正マイクロコンピュータ
８…角速度センサ
８ａ…ヨー角速度センサ
８ｂ…ピッチ角速度センサ
８ｃ…ロール角速度センサ
９…加速度センサ
１０…レリーズスイッチ
１１…ＥＶＦ（電子ビューファインダ）
１２…メモリカード
１３…内部フラッシュメモリ
７１ａ〜７１ｃ…ＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）
７２ａ、７２ｂ…ＳＩＯ（シリアル入出力）
７３…ドライバ
７０２…加速度取得部
７０３…角度ブレ補正部
７０４…並進ブレ補正部
７０５…通信部
７０６…加算部
７０４１ａ、７０４１ｂ、７０４１ｃ…積分部
７０４２…回転半径算出部
７０４３…速度算出部
７０４４…加算部
７０４５…乗算部
７０４６…期間制御部

Claims (7)

1. 筐体の回転運動に関わる角速度を検出する角速度検出部と、
   前記筐体に加わる加速度を検出する加速度検出部と、
   前記角速度と、前記加速度に基づいて、前記筐体の移動量を算出する算出部を備え、
   前記算出部は、
   前記加速度を時間積分した速度変化と、前記角速度から回転半径を算出する回転半径算出処理と、
   露光開始から所定時間は、前記角速度と前記露光開始以前に算出した前記回転半径に基づいて速度を算出し、前記所定時間経過後は、前記所定時間中に算出した前記速度に前記加速度を累積加算して前記速度を算出する速度算出処理と、
   前記速度算出処理で算出された前記速度を時間積分して前記移動量を算出する移動量算出処理と、を実行することを特徴とする
   ブレ量検出装置。
2. 前記速度算出処理にて使用される前記回転半径は、撮像開始指示に基づいて動作する可動部による衝撃発生前に、前記回転半径算出処理で算出されたものであることを特徴とする
   請求項１に記載のブレ量検出装置。
3. 前記速度算出処理は、前記回転半径と、移動量の検出対象方向である第１軸方向に垂直な第２軸周りの角速度と、前記第１軸及び前記第２軸に垂直な第３軸周りの角速度に基づいて、前記第１軸方向の前記速度を算出することを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載のブレ量検出装置。
4. 前記速度算出処理は、前記回転半径と、移動量の検出対象方向である第２軸方向に垂直な第１軸周りの角速度と、前記第１軸及び前記第２軸に垂直な第３軸周りの角速度に基づいて、前記第２軸方向の前記速度を算出することを特徴とする
   請求項１から請求項３の何れか１項に記載のブレ量検出装置。
5. 前記所定時間は、前記加速度検出部で検出された前記加速度に基づいて調整されることを特徴とする
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載のブレ量検出装置。
6. 請求項１から請求項５の何れか１項に記載のブレ量検出装置と、
   被写体からの光を被写体像として結像させる光学系と、
   前記光学系により結像された被写体像を映像信号に変換する撮像素子と、
   前記ブレ量検出装置により算出された前記移動量を打ち消す方向に、前記光学系と前記撮像素子の少なくとも一方を駆動する駆動部と、を備えたことを特徴とする
   撮像装置。
7. 筐体の回転運動に関わる角速度を検出し、
   前記筐体に加わる加速度を検出し、
   前記角速度と、前記加速度に基づいて、前記筐体の移動量を算出する算出処理を実行し、
   前記算出処理は、
   前記加速度を時間積分した速度変化と、前記角速度から回転半径を算出する回転半径算出処理と、
   露光開始から所定時間は、前記角速度と露光開始以前に算出した前記回転半径に基づいて速度を算出し、前記所定時間経過後は、前記所定時間中に算出した前記速度に前記加速度を累積加算して前記速度を算出する速度算出処理と、
   前記速度算出処理で算出された前記速度を時間積分して前記移動量を算出する移動量算出処理と、を含むことを特徴とする
   ブレ量検出方法。

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