(57)【要約】【課題】好適なブレ補正が可能なブレ補正装置および光学機器を提供すること。【解決手段】物理量に関する第１検出信号（ａｄ（ｔ））を出力する第１検出部（２１２）と、前記第１検出信号とは異なる物理量に関する第２検出信号（ωｓ（ｔ））を出力する第２検出部（２１０）と、光学系による像の振れを補正する補正部と、前記第１検出信号の位相の情報を用いて前記第２検出信号を補正することにより得られたブレ補正信号（＾ωｓ（ｔ））を用いて前記補正部を制御する制御部（３０４、３２０）とを含む。【選択図】図３
2010230916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量に関する第１検出信号を出力する第１検出部と、
前記第１検出信号とは異なる物理量に関する第２検出信号を出力する第２検出部と、
光学系による像の振れを補正する補正部と、
前記第１検出信号の位相の情報を用いて前記第２検出信号を補正することにより得られたブレ補正信号を用いて前記補正部を制御する制御部とを含むことを特徴とするブレ補正装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたブレ補正装置であって、
前記第１検出信号と前記第２検出信号とは、位相が異なることを特徴とするブレ補正装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたブレ補正装置であって、
前記第１検出信号と前記第２検出信号とは、位相が略９０度ずれていることを特徴とするブレ補正装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載されたブレ補正装置であって、
前記第１検出部は、加速度または角度に関する情報を検出するセンサであり、
前記第２検出部は、速度に関する情報を検出するセンサであることを特徴とするブレ補正装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載されたブレ補正装置であって、
前記制御部は、前記第１検出信号の位相の情報を用いて前記第２検出信号の基準値を求め、前記基準値を用いて前記第２検出信号を補正することにより前記ブレ補正信号を得ることを特徴とするブレ補正装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか１項に記載されたブレ補正装置であって、
前記基準値は、光学系による像の振れがないときに前記第２検出部から出力される前記第２検出信号に対応する値であることを特徴とするブレ補正装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載されたブレ補正装置であって、
前記制御部は、前記第１検出信号の極値の情報を用いて前記基準値を得ることを特徴とするブレ補正装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までの何れか１項に記載されたブレ補正装置を含むことを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレ補正装置および光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブレ補正技術において、角速度センサなどを用いてカメラボディに生じるブレ量を検出し、そのブレ量を打ち消すように光学系をシフトさせてブレ補正することがある。
【０００３】
しかし、このようなブレ補正に用いるセンサの出力値には、本来の手ブレ量に対応する信号以外に、たとえばパンニングなどによる不要な信号成分が含まれ、手ブレ量に対応する信号のみを抽出する技術が求められている。
【０００４】
たとえば、電子式手ブレ補正において、画像ベクトルを用いて、角速度センサの出力信号を修正する技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、たとえば特許文献１に示す従来技術では、画像信号に基づきセンサの出力を補正するため、タイミング良くセンサの出力を補正することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１４８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、好適なブレ補正が可能なブレ補正装置および光学機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るブレ補正装置（１００）は、
物理量に関する第１検出信号（ａｄ（ｔ））を出力する第１検出部（２１２）と、
前記第１検出信号（ａｄ（ｔ））とは異なる物理量に関する第２検出信号（ωｓ（ｔ））を出力する第２検出部（２１０）と、
光学系による像の振れを補正する補正部と、
前記第１検出信号（ａｄ（ｔ））の位相の情報を用いて前記第２検出信号（ωｓ（ｔ））を補正することにより得られたブレ補正信号（＾ωｓ（ｔ））を用いて前記補正部を制御する制御部（３０４、３２０）とを含む。
【０００９】
制御部（３０４、３２０）は、第１検出信号（ａｄ（ｔ））の位相の情報を用いて第２検出信号（ωｓ（ｔ））を補正することで、第２検出信号（ωｓ（ｔ））から、手ブレ量に対応する信号のみからなるブレ補正信号（＾ωｓ（ｔ））を抽出することができ、正確にブレ補正演算を行うことができる。したがって、ブレ補正信号（＾ωｓ（ｔ））を用いて正確に補正部を制御することができる。
【００１０】
前記第１検出信号（ａｄ（ｔ））と前記第２検出信号（ωｓ（ｔ））とは、位相が異なっても良い。前記第１検出信号（ａｄ（ｔ））と前記第２検出信号（ωｓ（ｔ））とは、位相が略９０度ずれていても良い。
【００１１】
前記第１検出部（２１２）は、加速度または角度に関する情報を検出するセンサであり、前記第２検出部（２１０）は、速度に関する情報を検出するセンサであっても良い。
【００１２】
前記制御部（３０４、３２０）は、前記第１検出信号（ａｄ（ｔ））の位相の情報を用いて前記第２検出信号（ωｓ（ｔ））の基準値（Ｂ）を求め、前記基準値（Ｂ）を用いて前記第２検出信号（ωｓ（ｔ））を補正することにより前記ブレ補正信号（＾ωｓ（ｔ））を得るようにしても良い。前記制御部（３０４、３２０）は、前記第１検出信号（ａｄ（ｔ））の極値の情報を用いて前記基準値（Ｂ）を得るようにしても良い。
【００１３】
前記基準値（Ｂ）は、光学系による像の振れがないときに前記第２検出部（２１０）から出力される前記第２検出信号（ωｓ（ｔ））に対応する値であっても良い。
【００１４】
前記制御部（３０４、３２０）は、前記基準値（Ｂ）を求めるべき時間帯（Δｔ）を、前記第１検出信号（ａｄ（ｔ））の微分値の極値に基づいて予測しても良い。
【００１５】
第１検出信号（ａｄ（ｔ））の情報に基づき、基準値（Ｂ）を求めるべき時間帯（Δｔ）を予測することにより、タイミング良く正確な基準値（Ｂ）を得ることができ、その基準値（Ｂ）を用いて好適なブレ補正演算がタイミング良く行われる。
【００１６】
前記制御部（３０４、３２０）は、予測された時間帯（Δｔ）で検出された前記第２検出信号（ωｓ（ｔ））に基づいて、前記基準値（Ｂ）を特定し、次の一定区間（ｔｇ）における第２検出信号（ωｓ（ｔ））を前記基準値（Ｂ）に基づいて補正演算しても良い。予測された時間帯（Δｔ）で検出された前記第２検出信号（ωｓ（ｔ））の平均値を用いて、前記基準値（Ｂ）を演算しても良い。
【００１７】
本発明に係る光学機器は、上記のブレ補正装置（１００）を含む。
【００１８】
なお、上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために、実施形態を示す図面の符号に対応つけて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るカメラの断面図である。
【図２】図２は、図１に示すカメラのブレ補正演算を示すブロック図である。
【図３】図３は、図１に示すカメラのブレ補正に用いるセンサの検出信号を示すグラフである。
【図４】図４は、図３に係るカメラのブレ補正に用いるセンサの検出信号を示すグラフである。
【図５】図５は、図１に示すカメラのブレ方向を示す概略斜視図である。
【図６】図６は、図１に示すカメラのブレ量を演算する過程の説明図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態に係るカメラのブレ補正に用いるセンサの検出信号を示すグラフである。
【図８】図８は、図７に示すカメラのブレ補正に用いるセンサの検出信号を示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の他の実施形態に係るカメラのブレ補正に用いるセンサの検出信号を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１実施形態
【００２１】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るブレ補正装置を有する一眼レフカメラ１００のカメラボディ１には、レンズ鏡筒２が着脱自在に装着される。なお、コンパクトカメラなどでは、レンズ鏡筒２とカメラボディ１とが一体であるカメラもあり、カメラの種類は特に限定されない。以下の説明では、説明の容易化のために、レンズ鏡筒２とカメラボディ１とが着脱自在となる一眼レフカメラについて説明する。
【００２２】
カメラボディ１に内蔵される撮像素子１０１は、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳなどで構成されている。撮像素子１０１から光軸Ｚ方向に、クイックリターンミラー１１０、第３レンズ群２０３、絞り２０５、第２レンズ群２０２、第１レンズ群２０１が、この順に配置されている。
【００２３】
レンズ鏡筒２は、第１レンズ群２０１、第２レンズ群２０２、第３レンズ群２０３および絞り２０５をＺ軸方向に移動させることによりズーミングを行うズームレンズである。第１レンズ群２０１を構成している焦点調節レンズ２０１ａはＺ軸方向に移動され、焦点の調節が行われる。
【００２４】
第２レンズ群２０３を構成しているブレ補正レンズ２０３ｂは、ブレ補正機構２０６によって支持されている。ブレ補正レンズ２０３ｂのＹ軸下方には、一眼レフカメラ１００に加わる振動の速度に関する情報を検出する角速度センサ２１０が配置されている。Ｚ軸は光軸であり、Ｙ軸は、Ｚ軸およびカメラボディ１の底面１０に垂直な方向である。Ｘ軸は、Ｚ軸およびＹ軸に垂直な方向である。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は相互に垂直になっている。
【００２５】
第２レンズ群２０３のＹ軸上方には、一眼レフカメラ１００に加わる振動の加速度を検出する加速度センサ２１２が配置されている。角速度センサ２１０および加速度センサ２１２は、電気回路基板２１４に接続されている。電気回路基板２１４には、角速度センサ２１０、加速度センサ２１２の出力信号などを処理したり、カメラボディ１に内蔵される不図示のボディＣＰＵと通信を行うためのレンズＣＰＵが配置されている。また、電気回路基板２１４には、ブレ補正機構を駆動させるためのモータドライバ等が配置されている。
【００２６】
カメラボディ１に内蔵される光学ファインダは、クイックリターンミラー１１０、ファインダスクリーン１１１、ペンタプリズム１１２、接眼レンズ１１３から構成されている。撮影待機時に、クイックリターンミラー１１０は実線で示すように配置され、レンズ鏡筒２から入射した光束を反射し、撮影者が接眼レンズ１１３を覗くことにより被写体像を観察可能になっている。撮影時にクイックリターンミラー１１０は図示の点線で示すように跳ね上がり、レンズ鏡筒２を通して入射した光束を撮像素子１０１に露光可能になる。
【００２７】
図２に基づき、本実施形態のブレ補正装置を説明する。図１に示すカメラボディ１に振動が加わると、図２に示す角速度センサ２１０から検出信号が出力される。角速度センサ２１０からの出力値は、増幅回路とローパスフィルタで構成される第１増幅器３００により、所望の信号レベルまで増幅されるとともに、ブレ補正に必要のない高周波ノイズが除去される。
【００２８】
第１増幅器３００から出力される信号は、直流成分や、像振れ補正と関係ない低周波ノイズすなわちドリフト信号を含んでいる。そのため、たとえば大きな振動が入力された場合に、第１のＡ／Ｄ変換器３０２のダイナミックレンジを超え易く、デジタル信号に変換できない場合がある。
【００２９】
そのため、第１のＡ／Ｄ変換器３０２に入力される前に、増幅器３００からの出力値に対し、加算出力算出手段３０３によって直流信号が加減算される。これにより、良好なＳ／Ｎ比が得られる振動振幅を確保するとともに、第１のＡ／Ｄ変換器３０２のダイナミックレンジを超えないようにしている。直流信号は、正負いずれの値にもなり得る。
【００３０】
加算出力算出手段３０３による出力値は、第１Ｄ／Ａ変換器３０６によりアナログ信号へ変換され直流信号となり、第１増幅器３００の出力信号に加算される。そして、加算値は、第１のＡ／Ｄ変換器３０２へ入力される。第１のＡ／Ｄ変換器３０２により、加算出力算出手段３０３の出力値はデジタル信号へ変換され、ボディＣＰＵ３０４へ入力される。
【００３１】
次に、第１ＬＰＦ３０８によって、第１のＡ／Ｄ変換器３０２の出力値の直流成分および低周波成分が取り除かれる。これにより、積分することが可能な角速度信号を得ることができる。
【００３２】
しかし、第１ＬＰＦ３０８の出力値は、手ブレの周波数と、手ブレとは関係のないドリフト信号とが重複していることがあり、そのままでは正確なブレ補正演算をすることができない場合がある。
【００３３】
そこで本実施形態では、上述した角速度センサ２１０の出力値に対して、加速度センサ２１２の出力値を用いて不要なドリフト成分を排除し、角速度センサ２１０の出力値を補正演算する（詳細は後述する）。
【００３４】
図２に示す加速度センサ２１２からの出力値は、増幅回路とローパスフィルタで構成される第２増幅器３１０により、所望の信号レベルまで増幅されるとともに、ブレ補正に必要のない高周波ノイズが除去される。
【００３５】
第２増幅器３１０から出力された信号は、角速度センサ２１０の出力値の処理で述べた処理と同様の方法で第２Ｄ／Ａ変換器３１２からの出力値が加算され、第２のＡ／Ｄ変換器３１４によりデジタル信号に変換された後に、ボディＣＰＵ３０４へ入力される。
【００３６】
第２のＡ／Ｄ変換器３１４の出力値は、ボディＣＰＵ３０４の基準値算出手段３１８に入力され、第１のＡ／Ｄ変換器３０２の出力値は、ボディＣＰＵ３０４の角速度検出値補正手段３２０に入力されることにより、ブレ補正信号を得る。この詳細については後述する。
【００３７】
このブレ補正信号は、図２に示す像ブレ目標位置算出手段３２２に入力される。像ブレ目標位置算出手段３２２は、入力されたブレ補正信号に基づいて、図１に示す第１レンズ群２０１〜第３レンズ群２０３からなる撮影光学系の焦点距離、および被写体距離、さらに補正レンズ移動倍率に対応する補正レンズ目標位置信号を算出する。
【００３８】
次に、図１に示す像振れ補正レンズ２０３ｂを駆動制御するサーボ機構について説明する。図２に示す像ブレ目標位置算出手段３２２から出力された補正レンズ目標位置信号は、制御器３２４へ入力される。制御器３２４は、好ましくはＰＩＤ制御器であるが、良好な制御性が得られるものであれば、これに限定されない。
【００３９】
制御器３２４からの出力値はモータドライバ３２６に入力され、モータドライバ３２６は、アクチュエータ（ＶＣＭ）３２８を駆動させるための駆動電圧および駆動電流を出力する。モータドライバ３２６は、アクチュエータ３２８に対してＰＷＭ駆動を行うものが好ましいが、これ限定されない。アクチュエータ３２８は、図１に示すブレ補正レンズ２０３ｂを含む補正レンズ駆動機構３３０を駆動させるための駆動力を出力する。
【００４０】
図１に示すブレ補正レンズ２０３ｂの位置は、不図示のホール素子を含む図２に示す補正レンズ位置検出センサ３３２により検出される。ホール素子からの出力信号はアナログ信号であるため、その出力信号は第３のＡ／Ｄ変換器３３４によりデジタル信号へ変換された後、ボディＣＰＵ３０４へ入力され、ブレ補正レンズ２０３ｂのフィードバック制御が行われる。
【００４１】
つぎに、図２に示す基準値算出手段３１８および角速度検出値補正手段３２０の機能について、図３および図４に基づき説明する。
【００４２】
基準値算出手段３１８には、図２に示す加速度センサ２１２の出力値が入力される。角速度検出値補正手段３２０は、基準値算出手段３１８の出力値に基づき、図２に示す角速度センサ２１０の出力値を補正演算する。
【００４３】
具体的には、まず図２に示す基準値算出手段３１８が、図３に示す加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）を、たとえばクロック周波数ごとに検出している。そして基準値算出手段３１８は、図３に示す加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）が極値すなわち加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）の微分値がゼロであるか否かを検出する。加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）の微分値がゼロである場合とは、たとえば図４において、たとえばｔｍ１やｔｍ２などのときに、加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）の微分値がゼロになるような場合である。
【００４４】
図２に示す基準値算出手段３１８は、図４に示す加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）が極値のときに、たとえばｔｍｉ＝ｔｍ１またはｔｍｉ＝ｔｍ２のタイミングで、図３に示す角速度センサの出力値ωｓ（ｔ）を基準値Ｂとして記憶する。
【００４５】
加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）の微分値がゼロになるタイミングを、基準値算出タイミングｔｍｉとする。そのタイミングで読み取った角速度センサの値を、基準値Ｂとして記憶する。基準値算出タイミングｔｍｉのとき、角速度センサの出力値はゼロでなければならない。その理由を、後に述べる数式によって示す。
【００４６】
図３に示すように、基準値算出タイミングｔｍｉで読み取られた基準値Ｂは、ωｓ（ｔｍｉ）である。基準値算出タイミングｔｍｉのとき、角速度センサの出力値はゼロでなければならない。そのため、角速度センサの出力値をゼロにするための補正演算の一例として、基準値算出タイミングｔｍｉのとき、角速度検出値補正手段３２０は、角速度センサの出力値を、基準値Ｂによって引き算する。
【００４７】
基準値算出タイミングｔｍｉと、次の基準値算出タイミングｔｍｉとの間の時間を区間ｔｇとする。角速度検出値補正手段３２０は、区間ｔｇでは、刻々と変化する角速度センサの出力値ωｓ（ｔ）を、直前に算出された基準値Ｂによって補正演算をする。
【００４８】
上述した基準値算出タイミングｔｍｉが、ｔｍｉ＝ｔｍ１ならば、次の基準値算出タイミングｔｍｉは、ｔｍｉ＝ｔｍ２である。ｔｍｉ＝ｔｍ２のタイミングでも同様にして、ｔｍｉ＝ｔｍ２のタイミングで得られた基準値Ｂを用いて補正演算をする。そして、ｔｍｉ＝ｔｍ２のタイミングとｔｍｉ＝ｔｍ３のタイミングとの間の区間ｔｇにおいても、ｔｍｉ＝ｔｍ２のタイミングで得られた基準値Ｂを用いて補正演算をする。
【００４９】
このようにして、角速度検出値補正手段３２０は、図３に示すブレ補正信号＾ωｓ（ｔ）を出力する。このブレ補正信号＾ωｓ（ｔ）を用いて、図２に示すブレ補正制御が行われる。なお、実際の角速度センサの出力値ωｓ（ｔ）は変動しているので、基準値Ｂは、区間ｔｇごとに変化していくことになる。区間ｔｇの幅も、基準値Ｂと同様に刻々と変化する。加速度センサの出力値の微分値がゼロになるタイミングは不規則だからである。
【００５０】
上述したように、時刻ｔｍｉにおいて、角速度センサ２１０による角速度検出信号ωｓ（ｔｍｉ）を０とみなすことのできる論理を、以下に数式を用いて説明する。なお、以下の説明において、ボールド体の文字は全てベクトルを表す。
【００５１】
まず、図１のカメラボディ１を用いて撮影するときに生じるブレ方向について、図５に示す。一般に、撮像素子１０１の中心部の原点Ｏを中心にして、Ｘ軸回りの回転方向θ（ピッチ）と、Ｙ軸回りの回転方向φ（ヨー）と、Ｚ軸回りの回転方向ψ（ロール）との３つのブレ方向がある。３つのうち、じっさいの撮影結果に大きく影響を及ぼすのはＸ軸回りの回転方向θと、Ｙ軸回りの回転方向φである。
【００５２】
図６に示すように、図１に示すカメラ１に入射する光軸ｚは、ｘ軸を回転軸として時間ｔの間に、ピッチングすなわち図５に示す方向θへ回転した場合に、ｚ軸はｚ’の位置へ変位し、元のｚ軸とのなす角度をθ（ｔ）とする。このときの光軸Ｚの角速度はθ（ｔ）の時間微分であり、ω（ｔ）とする。すなわち、ω（ｔ）は以下の数式（１）のように表すことができる。
【００５３】
【数１】
2010230916.tif 000003
【００５４】
なお、図６に示す座標系において、並進運動は発生していないものとし、この角速度ω（ｔ）が、図２に示す角速度センサ２１０により正確に検出したい角速度である。しかし、上述した通り、この角速度ω（ｔ）には、センサドリフトに代表される実際のシステムの運動とは関係ない偽の角速度信号ωｄ（ｔ）が重畳されてしまう。よって角速度センサ２１０から出力される角速度信号ωｓ（ｔ）は以下の数式（２）で表される。
【００５５】
【数２】
2010230916.tif 000004
【００５６】
よって、数式（２）において、効果的にωｄ（ｔ）を除去することが望まれる。一方で、図６に示すように、図１に示す加速度センサ２１２の実装位置Ｐとし、ｔ＝０における原点Ｏ（０，０）に対する位置Ｐの位置ベクトルをｒ（０）とする。ここで、時刻ｔにおける加速度センサ２１２の実装位置はＰ’に変位し、その時の原点Ｏに対する加速度センサ実装位置ベクトルはｒ（ｔ）とする。
【００５７】
ここで本実施形態においては、並進運動は無いものと仮定しているため、加速度センサ２１２の実装位置Ｐの運動は、上述したｘ軸回りの回転運動のみであり、時間ｔの位置ベクトルｒ（ｔ）は以下の回転行列Ｒ（θ（ｔ））の数式（３）で表される。
【００５８】
【数３】
2010230916.tif 000005
【００５９】
ただし、上記式（３）において、Ｒ（θ（ｔ））は以下の数式（４）で表すことができる。
【００６０】
【数４】
2010230916.tif 000006
【００６１】
また、数式（４）より、次の数式（５）が導かれる。
【００６２】
【数５】
2010230916.tif 000007
【００６３】
一方で、同様に、加速度センサ２１２における検出軸ベクトルｅｓ（ｔ）は、ｔ＝０の時の値をｅｓ（０）とすると、ｒ（ｔ）と同様に以下の式（１６）で表される。
【００６４】
【数６】
2010230916.tif 000008
【００６５】
また、原点を通る軸において、角速度ωで回転する物体の位置ｒにおける接線速度ベクトルｖは、×をベクトル積（外積、クロス積）とすると以下の式（７）で表される。
【００６６】
【数７】
2010230916.tif 000009
【００６７】
ここで、上述した回転運動による接線加速度ベクトルａｒ（ｔ）は、上式（７）の微分により得る事ができる。 すなわち、以下の数式（８）が導かれる。
【００６８】
【数８】
2010230916.tif 000010
【００６９】
よって、数式（８）に数式（２）および数式（４）を代入することにより、以下の式（９）を得る。
【００７０】
【数９】
2010230916.tif 000011
【００７１】
さらに、実際には重力加速度ｇが働くために、加速度センサ位置Ｐにおける加速度は以下の式（１０）となる。  
【００７２】
【数１０】
2010230916.tif 000012
【００７３】
しかし、数式（１０）で表される加速度ａ（ｔ）に対して、実際の加速度センサの検出軸のｅｓ（ｔ）は傾きをもつため、最終的に加速度センサにより検出される加速度ａｓ（ｔ）は、ａ（ｔ）のｅｓ（ｔ）への投影ベクトルとなり、＜・＞をベクトルの内積とすると、以下の式（１１）となる。
【００７４】
【数１１】
2010230916.tif 000013
【００７５】
数式（１１）より、数式（１２）が導かれる。
【００７６】
【数１２】
2010230916.tif 000014
【００７７】
よって、数式（１２）が、図６に示す系における角速度センサ２１０で検出される加速度ａｓ（ｔ）の一般式である。ここで、問題を簡略化するために、ｔ＝０のときの加速度センサ検出ベクトルｅｓ（０）がｙ軸と平行すなわちベクトルｒ（０）と直交しているとすると、ｅｓ（０）は以下の式（１３）で表される。
【００７８】
【数１３】
2010230916.tif 000015
【００７９】
このとき、数式（１２）で表されるａｓ（ｔ）は以下の式（１４）となる。
【００８０】
【数１４】
2010230916.tif 000016
【００８１】
よって数式（１４）より、ｅｓ（０）が数式（１３）で表される時に、加速度センサで検出される加速度は数式（１５）で表される。
【００８２】
【数１５】
2010230916.tif 000017
【００８３】
この数式（１５）は直交座標系上でのベクトルａｓ（ｔ）であるために、加速度センサの座標系には以下の式（１６）で変換することができる。
【００８４】
【数１６】
2010230916.tif 000018
【００８５】
ここで、αはｔ＝０の時のセンサ検出軸ｅｓ（０）とｙ軸とのなす角を示し、ｅｙはｙ軸の方向単位ベクトルとすると、以下の式（１７）で表される。
【００８６】
【数１７】
2010230916.tif 000019
【００８７】
よって、数式（１６）、数式（１７）の座標変換により、最終的に図１に示す加速度センサ２１２により実際に検出される加速度ａｄ（ｔ）は、３行１列で表されるベクトルａｓｄ（ｔ）の第２行の項となり、以下の式（１８）で表される。
【００８８】
【数１８】
2010230916.tif 000020
【００８９】
数式（１８）に示すように、加速度センサによる検出加速度は、カメラに加わる角速度に対して関連がある。一般に、手ブレに代表される撮影機材に加わる振動はランダムであり、いわゆるフーリエ級数を用いるとθ（ｔ）, ωｘ（ｔ）は以下の式（１９）で表される。
【００９０】
【数１９】
2010230916.tif 000021
【００９１】
数式（１９）に示すように、θ（ｔ）及びωｘ（ｔ）ともに三角関数の和で表され、かつ一般的な手振れ波形のスペクトルは３Ｈｚ近傍にピークを持っているケースが多いため、以降は説明の簡略化のために、以下の式（２０）〜（２２）で示される単一周波数での振動の時について説明する。
【００９２】
【数２０】
2010230916.tif 000022
【００９３】
数式（２０）〜数式（２２）において、ｆｖは手ブレの周波数を示す。ここで、代表的な手振れ振動として、数式（２３）＝０．１ degree、ｆｖ=３Ｈｚの時について説明する。なお、この時の角速度ωｘ（ｔ）の振幅は、数式（２１）より約１．９ degree/sとなる。数式（２０）から、この条件においてθ（ｔ）は最大値０．１ degreeであり、数式（１８）の右辺第２項の重力加速度の項は、時刻ｔによってほとんど変化しないため、定数ｇと置くことができる。よって数式（１８）は以下の数式（２３）に置き換えることが可能となる。
【００９４】
【数２１】
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【００９５】
数式（２３）より、加速度センサ２１２の検出値ａｄ（ｔ）の変動は、カメラボディ１の角速度ωｘ（ｔ）の時間微分と同じである事を示している。このことから、数式（２１）と数式（２２）とを比較すると、ωｘ（ｔ）とａｄ（ｔ）は、ｓｉｎとｃｏｓの関係であるために、ａｄ（ｔ）が極大値を示す時刻ｔｍｉ（ｉ＝１,２,３,,,,）において、角速度ωｘ（ｔｍｉ）は０となる。言い換えるならば、カメラボディ１の運動における角速度ωｘ（ｔ）が０とみなせる時刻ｔｍｉが分かるため、数式（２）において時刻ｔｍｉの時に、数式（２４）で表すことができる。
【００９６】
【数２２】
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【００９７】
時刻ｔｍｉにおいて、数式（２４）のような補正を角速度センサ５の出力ωｓ（ｔ）に施し、補正角速度信号＾ｗｓ（ｔｍｉ）を得る事が可能となる（図３に示す）。すなわち、時刻ｔｍｉにおいて、角速度センサ２１０の出力を０とする補正をかけることが可能となる。
【００９８】
ここで、加速度センサ２１２の極大値については、加速度センサ２１２の検出値ａｄ（ｔ）の時間微分値が０になる時刻ｔｍにおいて、ａｄ（ｔｍｉ）は極大値を示すため、この時刻ｔｍｉにおいて、上述したように、角速度センサ２１０による角速度検出信号ωｓ（ｔｍｉ）を０とすればよい。
【００９９】
このように、ボディＣＰＵ３０４は、加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）の位相の情報を用いて角速度センサの出力値ωｓ（ｔ）を補正する。直流およびセンサ出力のドリフトなどの手ブレ振動とは関係のない極低周波ノイズ成分に対して、的確に補正された角速度値を積分することにより、正確にカメラ１の傾斜角を抽出することができる。したがって、角速度センサの出力値ωｓ（ｔ）から、手ブレ量に対応する信号のみからなるブレ補正信号＾ωｓ（ｔ）を抽出することができ、正確にブレ補正演算を行うことができる。よって、ブレ補正信号を用いて正確にブレ補正レンズ２０３ｂを制御することができる。
第２実施形態
【０１００】
この実施形態においては、図２に示す基準値算出手段３１８が、第１実施形態とは異なる方法で基準値を演算すること以外は第１実施形態と同じ構成を有し、共通する部分の説明を省略する。
【０１０１】
図２に示すボディＣＰＵ３０４は、基準値Ｂを求めるべき時間帯Δｔ（図７に示す）を、加速度センサの微分値の極値に基づいて予測する。
【０１０２】
具体的には、まず図２に示す基準値算出手段３１８が、図３に示す加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）を、たとえばクロック周波数ごとに検出している。基準値算出手段３１８は、加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）を微分しており、その微分値が極値であるか否かを検出する。
【０１０３】
図８に示す時刻ｔ１において加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）が極値（最大値Ｋｍａｘ１）であることを、図２に示す基準値算出手段３１８が検出する。このとき、基準値を求めるべき時間帯（Δｔ）を予測する。具体的には、図８に示すように、加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）の微分値の最大値であるＫｍａｘ１の絶対値に対して、１０％以下の値を示す区間ｔｍａ１〜ｔｍｂ１が、基準値を求めるべき時間帯（Δｔ）である。区間ｔｍａ１〜ｔｍｂ１の範囲内で、加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）の微分値がゼロになる可能性が高い。すなわち、実際の基準値算出タイミングｔｍｉはΔｔの間に存在する可能性が高い。
【０１０４】
基準値算出手段３１８は、図７および図８に示すように、予測された時間帯（Δｔ）で検出された角速度センサの出力値ωｓ（ｔ）に基づいて、基準値Ｂを特定し、次の一定区間（ｔｇ）における角速度センサの出力値ωｓ（ｔ）を基準値Ｂに基づいて補正演算する。
【０１０５】
具体的には、図７に示す予測された時間帯（Δｔ）における角速度センサの出力値ωｓ（ｔ）の平均値を演算し、この平均値を基準値Ｂとする。そしてその基準値Ｂを用いて、基準値算出手段３１８は、次の区間ｔｇにおいて、刻々と変化する角速度センサの出力値ωｓ（ｔ）から基準値Ｂを引き算する。
【０１０６】
角速度センサの出力値ωｓ（ｔ）は変動しているので、本実施形態においても、基準値Ｂは、区間ｔｇごとに変化していくことになる。このようにして、角速度検出値補正手段３２０は、図７に示すブレ補正信号＾ωｓ（ｔ）を出力する。
【０１０７】
このように、加速度センサの出力値ａｄ（ｔ）に基づき、基準値を求めるべき時間帯（Δｔ）を予測することにより、タイミング良く正確な基準値を得ることができる。さらにその基準値を用いて好適なブレ補正演算がタイミング良く行われる。とくに本実施形態では、第１実施形態に比較して、次のような利点も有する。
【０１０８】
すなわち、実際には、図２に示すボディＣＰＵ３０４が加速度センサ２１２の出力値の極値を検出する際に、検出誤差、およびセンサ出力のノイズ除去、または増幅を行う後段の処理回路の誤差、あるいは処理のタイムラグなどの影響も考えられる。したがって、第１実施形態の制御では、ピンポイントで基準値を求めているために正確な基準値を得られないおそれがある。これに対して本実施形態では、基準値を求めるタイミングを所定の時間帯（Δｔ）としているために、より正確に基準値を求めることができる。
【０１０９】
なお、本実施形態において、時間帯（Δｔ）を分かりやすくするために、図７のように時間幅を広く示したが、実際の時間帯（Δｔ）の時間幅は、区間ｔｇに比べて、かなり狭い。
【０１１０】
なお、本実施形態において、予測された時間帯（Δｔ）における中間点で検出された角速度センサの出力値を基準値Ｂとしても良い。または、予測された時間帯（Δｔ）における最初と最後の２点で検出された各々の角速度センサの出力値を足して２で割った値を基準値Ｂとしても良い。
【０１１１】
また、第１および第２実施形態において、加速度センサ２１２の種類はとくに限定されない。加速度センサ２１２は、力学センサの中でも、比較的安価で小型である。このような加速度センサは、たとえばカメラの落下などを判別する衝撃検出や電子式水準器の用途などで、すでにカメラシステムに組み込まれている場合が多い。第１および第２実施形態において、このような既にカメラシステムに組み込まれている加速度センサの出力値を用いても良い。
【０１１２】
なお第１および第２実施形態において、角速度センサの出力値の補正に用いるべきセンサとして加速度センサを用いて説明したが、図９に示すように、角度センサの出力値θ（ｔ）を用いても良い。図９に示すように、角度センサの出力値θ（ｔ）の位相は、角速度センサの出力値ｗｓ（ｔ）の位相に比べ、−９０度ずれている。角度センサとしては、たとえば水銀柱の傾きを測定するセンサや、地磁気を検出するセンサ等などを用いることができる。角度センサを用いても、加速度センサを用いる場合と同様に、高精度でブレ補正することができる。
【０１１３】
なお、第１および第２実施形態において、加速度センサの検出信号の周期と、角速度センサの検出信号の周期とが９０度ずれている場合について説明した。しかし、加速度センサの検出信号と角速度センサの検出信号とは、周期が略等しく、位相のずれ量が任意のものでもよい。たとえば、位相が＋９０度ずれていても、−９０度ずれていても、＋１８０度ずれていても、−１８０度ずれていてもよい。
【０１１４】
なお、ブレ補正システムとしては、ブレ補正レンズに限定されず、撮像部を駆動させて防振を行っても良い。また、電子的に画像の切出し位置をオフセットさせて防振する方式すなわち電子式手ブレ補正などでも良い。
【符号の説明】
【０１１５】
１…カメラボディ
２…レンズ鏡筒
１０１…撮像素子
２０３ｂ…ブレ補正レンズ
２１０…角速度センサ
２１２…加速度センサ
３１８…基準値算出手段
３２０…角速度検出値補正手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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