(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラに作用する加速度を検出する加速度検出部と、
前記加速度検出部により検出された加速度のうち、第１のピーク値時から第２のピーク値時までの間の加速度を用いて、前記第１のピーク値時と前記第２のピーク値時とにおけるカメラの変位が等しいと仮定することによってその加速度から速度を演算する速度演算部と、
前記速度演算部により演算された速度から、像ブレ補正中の変位を演算する変位演算部と、
前記変位演算部により演算された変位に基づいて、像ブレ量を算出し、前記像ブレ量を打ち消すべく補正用レンズ及び／又は撮像面の駆動量を演算する補正駆動量演算部と、
前記補正用レンズ及び／又は前記撮像面を駆動する補正駆動部と
を備えることを特徴とする像ブレ補正カメラ。
【請求項２】
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部と、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部と、
静止座標系に対するカメラの初期姿勢及び前記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ックスを演算する姿勢演算部と、
前記座標変換マトリックスを用いて前記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部と、
前記重力加速度成分を除去した加速度のうち第１のピーク値時から第２のピーク値時までの間の加速度を用いて、前記第１のピーク値時と前記第２のピーク値時とにおけるカメラの変位が等しいと仮定することによってその加速度から速度を演算する速度演算部と、
前記速度演算部により演算された速度から、像ブレ補正中の変位を演算する変位演算部と、
カメラと被写体との間の距離を測定する被写体距離測定部と、
カメラの撮影倍率を検出する撮影倍率検出部と、
Ｘ軸及びＹ軸方向又は三軸方向の前記変位、Ｘ軸及びＹ軸回り又は三軸回りの角速度から演算されたＸ軸及びＹ軸回り又は三軸回り回転角度、前記カメラと被写体との間の距離、及び前記撮影倍率に基づき、像ブレ量を算出し、前記像ブレ量を打ち消すべく補正用レンズ及び／又は撮像面の駆動量を演算する補正駆動量演算部と、  前記補正用レンズ及び／又は前記撮像面を駆動する補正駆動部と
を備えることを特徴とする像ブレ補正カメラ。
【請求項３】
カメラに作用するＸ軸及びＹ軸方向の加速度を検出する加速度検出部と、
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部と、
重力加速度方向を検出することにより、カメラの姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記カメラの姿勢及び前記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ックスを演算する姿勢演算部と、
前記座標変換マトリックスを用いて前記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部と、
前記重力加速度成分を除去した加速度のうち、第１のピーク値時から第２のピーク値時までの間の加速度を用いて、前記第１のピーク値時と前記第２のピーク値時とにおけるカメラの変位が等しいと仮定することによってその加速度から速度を演算する速度演算部と、
前記速度演算部により演算された速度から、像ブレ補正中の変位を演算する変位演算部と、
カメラと被写体との間の距離を測定する被写体距離測定部と、
カメラの撮影倍率を検出する撮影倍率検出部と、
Ｘ軸及びＹ軸方向の前記変位、Ｘ軸及びＹ軸回りの角速度から演算されたＸ軸及びＹ軸回りの回転角度、前記カメラと被写体との間の距離、及び前記撮影倍率に基づき、像ブレ量を算出し、前記像ブレ量を打ち消すべく補正用レンズ及び／又は撮像面の駆動量を演算する補正駆動量演算部と、
前記補正用レンズ及び／又は前記撮像面を駆動する補正駆動部と
を備えることを特徴とする像ブレ補正カメラ。
【請求項４】
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部と、
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部と、
静止座標系に対するカメラの初期姿勢及び前記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ックスを演算する姿勢演算部と、
前記座標変換マトリックスを用いて前記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部と、
前記重力加速度成分を除去した加速度のうち、第１のピーク値時から第２のピーク値時までの間の加速度を用いて、前記第１のピーク値時と前記第２のピーク値時とにおけるカメラの変位が等しいと仮定することによってその加速度から速度を演算する速度演算部と、
前記速度演算部により演算された速度から、像ブレ補正中の変位を演算する変位演算部と、
カメラと被写体との間の距離を測定する被写体距離測定部と、
カメラの撮影倍率を検出する撮影倍率検出部と、
三軸方向の前記変位、三軸回りの角速度から演算された三軸回り回転角度、前記カメラと被写体との間の距離、及び前記撮影倍率に基づき、像ブレ量及びピントずれ量を算出し、前記像ブレ量及び前記ピントずれ量を打ち消すべく補正用レンズ、及びフォーカシングレンズの駆動量を演算する補正駆動量演算部と、
前記補正用レンズ、及び前記フォーカシングレンズを駆動する補正駆動部と
を備えることを特徴とする像ブレ補正カメラ。
【請求項５】
請求項２又は請求項４に記載の像ブレ補正カメラにおいて、
前記姿勢演算部は、前記三軸方向の加速度から求められるカメラ座標系における重力加速度方向から、静止座標系に対するカメラの初期姿勢を算出する
ことを特徴とする像ブレ補正カメラ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の像ブレ補正カメラにおいて、
前記速度演算部は、カメラの半押しスイッチがオンされた後全押しスイッチがオンされるまでの加速度から速度を演算する
ことを特徴とする像ブレ補正カメラ。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の像ブレ補正カメラにおいて、
前記速度演算部は、
前記加速度検出部が１周期以上の加速度を検出したときは、速度を演算し、
前記加速度検出部が１周期以上の加速度を検出しないときは、像ブレ補正を行わないで撮影処理をするか、又は撮影処理を中止する
ことを特徴とする像ブレ補正カメラ。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の像ブレ補正カメラにおいて、
前記速度演算部は、
前記加速度検出部が所定の時間間隔以上の加速度を検出したときは、速度を演算し、
前記加速度検出部が所定の時間間隔以上の加速度を検出しないときは、像ブレ補正を行わないで撮影処理をするか、又は撮影処理を中止する
ことを特徴とする像ブレ補正カメラ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の像ブレ補正カメラにおいて、
前記第１のピーク値は、ブレ周期に応じた所定の時間間隔における最初のピーク値であり、前記第２のピーク値は、前記時間間隔における最後のピーク値である
ことを特徴とする像ブレ補正カメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮影時に発生する手ブレ等による像ブレを補正する像ブレ補正カメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、撮影時に発生する像ブレを補正するために、像ブレ補正装置を有する像ブレ補正カメラが知られている。像ブレ補正装置は、カメラ内に設けられたブレセンサがブレを検出すると、シャッタが開いている間、ブレセンサの出力に基づいて、そのブレを打ち消すように撮影レンズ系の一部に設けた補正用レンズを駆動して、像ブレを補正するものである。
【０００３】
図２６，２７は、それぞれ、従来の像ブレ補正カメラの第１，第２の例を示すブロック図であり、特開平３−３７６１６号公報，特開平３−４６６４２号公報に開示されたものである。また、図２８は、従来の像ブレ補正カメラの補正光学装置の概略構成図である（特開平５−１５８１００号公報）。
図２６のものは、角速度検出装置２３，２４と、補正駆動量演算手段２５と、補正用駆動装置２６とを備える。
角速度検出装置２３，２４は、カメラの光軸と直交するカメラのＸ軸，Ｙ軸回りの角速度（ブレ）を検出する。
補正駆動量演算手段２５は、角速度検出装置２３，２４の出力により算出されるＸ軸，Ｙ軸方向の変位（回転角度）に基づいて、そのブレを打ち消すべく補正用レンズ３８の駆動量を演算する。
補正用駆動装置２６は、演算された駆動量に従い補正用レンズ３８を駆動し、カメラに発生する像ブレを補正する。
【０００４】
図２７のものは、加速度検出装置２７，２８と、角速度検出装置２９，３０と、被写体距離測定手段３１と、補正駆動量演算手段３２と、補正用駆動装置３３とを備える。
加速度検出装置２７，２８は、カメラのＸ軸，Ｙ軸方向の加速度を検出する。角速度検出装置２９，３０は、カメラのＸ軸，Ｙ軸回りの角速度を検出する。
被写体距離測定手段３１は、被写体とカメラとの間の距離を測定する。
補正駆動量演算手段３２は、加速度検出装置２８の出力により算出されるＹ軸方向の変位（移動量）と、角速度検出装置２９の出力により算出されるＸ軸回りの変位（回転角度）と、被写体距離測定手段３１との出力に基づいて、そのブレを打ち消すべく、Ｘ軸回りの回転量を演算する。同様に、加速度検出装置２７の出力により算出されるＸ軸方向の変位と、角速度検出装置３０の出力により算出されるＹ軸回りの変位と、被写体距離測定手段３１の出力とに基づいて、そのブレを打ち消すべく、Ｙ軸回りの回転量を演算する。
補正用駆動装置３３は、これらの演算された駆動量に従い、撮像装置の光学系をＸ軸，Ｙ軸回りに回転させ、それぞれＹ軸，Ｘ軸方向の像ブレを補正する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の従来の像ブレ補正カメラでは、以下の課題があった。
図２６のものは、角速度検出装置２３，２４のみでカメラのブレを検出するので、カメラの並進方向のブレを検出することができない。従って、並進方向のブレによって発生する像ブレを補正することができないという問題があった。特に、撮影倍率が高い場合には、カメラの並進方向のブレによって生じる像ブレが大きいので、画質が著しく低下してしまうという問題があった。
【０００６】
また、図２７のものは、加速度検出装置２７，２８により、カメラの並進振動を検出することができる。しかし、カメラが回転振動を伴う場合には、カメラの回転振動によって加速度検出装置２７，２８に作用する重力加速度成分が変化する。そのため、加速度検出装置２７，２８に作用する加速度は、重力加速度成分が含まれた加速度となり、カメラの並進振動のみで発生する加速度と異なってしまう。
さらに、加速度を積分して速度を算出するためには、積分定数を決定するため初速度の値が必要となるが、初速度の算出時に重力加速度成分が含まれた加速度を用いると、初速度の演算精度が低下してしまう。
これらのことによって、並進振動を正確に検出することができなかった。このため、正確に像ブレを補正することができず、鮮明な画像を得ることができないという問題があった。
【０００７】
この問題を解決するために、本件出願人は、重力加速度成分を除去した加速度から速度及び変位を算出して像ブレを補正するようにし、重力加速度成分が変化しても、正確に像ブレを補正することができるようにした像ブレ補正カメラを既に提案している（特願平７−２３２３８７号）。
これらの場合において、加速度から速度や変位を求めるためには加速度を積分する必要があるが、積分する際、積分定数すなわち初期条件が必要である。特に、カメラの像ブレ補正を行う際の、加速度から速度を求めるには積分開始時の初速度が必要である。
カメラ露光開始時（ｔ１）以降の並進変位を算出するため、ｔ１より所定時間以前の時刻ｔ０からｔ１まで加速度を積分し、積分した値、すなわち速度が０を中心に振動するようにｔ０における初速度Ｖ０を算出する。この結果を用いてｔ１における初速度を求めることができる。この方法では、所定時間（ｔ１−ｔ０）の値によって速度の算出精度が変化してしまい、精度を向上させるためには所定時間（ｔ１−ｔ０）が１０秒以上必要になる場合もあった。
【０００８】
従来は、静止状態を初期状態として積分を開始し、速度を０として計算する方法が用いられている。この方法をカメラの像ブレ補正に用いると、カメラを静止させた状態で積分を開始する必要があり、静止状態を実現することは、不便又は困難であるという問題があった。
さらに、静止状態から撮影までの時間が長いと、その間の積分中に発生する積分誤差の累積により、撮影時に求める変位の誤差が大きくなる。また、静止状態から撮影まで長時間にわたって常に加速度を検出し積分計算をし続ける必要があるので、加速度検出器や計算手段を作動させるために多くの電力が必要になり、特に電池を用いるカメラにとっては問題である。さらにまた、静止状態から撮影までの間に一度でも積分計算を中断してしまうと、再度、静止状態にする必要があるという問題がある。
【０００９】
本発明の課題は、カメラの並進振動を正確に検出し、かつ初速度を効率良く求めることにより、正確に像ブレを補正して、鮮明な画像を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、カメラに作用する加速度を検出する加速度検出部（１，２，３）と、前記加速度検出部により検出された加速度のうち、第１のピーク値時から第２のピーク値時までの間の加速度を用いて、前記第１のピーク値時と前記第２のピーク値時とにおけるカメラの変位が等しいと仮定することによってその加速度から速度を演算する速度演算部と、前記速度演算部により演算された速度から、像ブレ補正中の変位を演算する変位演算部と、前記変位演算部により演算された変位に基づいて、像ブレ量を算出し、前記像ブレ量を打ち消すべく補正用レンズ及び／又は撮像面の駆動量を演算する補正駆動量演算部（１１）と、前記補正用レンズ及び／又は前記撮像面を駆動する補正駆動部（１２）とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、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部（１，２，３）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部（４，５，６）と、静止座標系に対するカメラの初期姿勢及び前記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ックスを演算する姿勢演算部（９）と、前記座標変換マトリックスを用いて前記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部（１０）と、前記重力加速度成分を除去した加速度のうち第１のピーク値時から第２のピーク値時までの間の加速度を用いて、前記第１のピーク値時と前記第２のピーク値時とにおけるカメラの変位が等しいと仮定することによってその加速度から速度を演算する速度演算部と、前記速度演算部により演算された速度から、像ブレ補正中の変位を演算する変位演算部と、カメラと被写体との間の距離を測定する被写体距離測定部（７）と、カメラの撮影倍率を検出する撮影倍率検出部（８）と、Ｘ軸及びＹ軸方向又は三軸方向の前記変位、Ｘ軸及びＹ軸回り又は三軸回りの角速度から演算されたＸ軸及びＹ軸回り又は三軸回り回転角度、前記カメラと被写体との間の距離、及び前記撮影倍率に基づき、像ブレ量を算出し、前記像ブレ量を打ち消すべく補正用レンズ及び／又は撮像面の駆動量を演算する補正駆動量演算部（１１）と、前記補正用レンズ及び／又は前記撮像面を駆動する補正駆動部（１２）とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、カメラに作用するＸ軸及びＹ軸方向の加速度を検出する加速度検出部（１，２）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部（４，５，６）と、重力加速度方向を検出することにより、カメラの姿勢を検出する姿勢検出部（１３）と、前記カメラの姿勢及び前記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ックスを演算する姿勢演算部（９）と、前記座標変換マトリックスを用いて前記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部（１０）と、前記重力加速度成分を除去した加速度のうち、第１のピーク値時から第２のピーク値時までの間の加速度を用いて、前記第１のピーク値時と前記第２のピーク値時とにおけるカメラの変位が等しいと仮定することによってその加速度から速度を演算する速度演算部と、前記速度演算部により演算された速度から、像ブレ補正中の変位を演算する変位演算部と、カメラと被写体との間の距離を測定する被写体距離測定部（７）と、カメラの撮影倍率を検出する撮影倍率検出部（８）と、Ｘ軸及びＹ軸方向の前記変位、Ｘ軸及びＹ軸回りの角速度から演算されたＸ軸及びＹ軸回りの回転角度、前記カメラと被写体との間の距離、及び前記撮影倍率に基づき、像ブレ量を算出し、前記像ブレ量を打ち消すべく補正用レンズ及び／又は撮像面の駆動量を演算する補正駆動量演算部（１１）と、前記補正用レンズ及び／又は前記撮像面を駆動する補正駆動部（１２）とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、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部（１，２，３）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部（４，５，６）と、静止座標系に対するカメラの初期姿勢及び前記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ックスを演算する姿勢演算部（９）と、前記座標変換マトリックスを用いて前記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部（１０）と、前記重力加速度成分を除去した加速度のうち、第１のピーク値時から第２のピーク値時までの間の加速度を用いて、前記第１のピーク値時と前記第２のピーク値時とにおけるカメラの変位が等しいと仮定することによってその加速度から速度を演算する速度演算部と、前記速度演算部により演算された速度から、像ブレ補正中の変位を演算する変位演算部と、カメラと被写体との間の距離を測定する被写体距離測定部（７）と、カメラの撮影倍率を検出する撮影倍率検出部（８）と、三軸方向の前記変位、三軸回りの角速度から演算された三軸回り回転角度、前記カメラと被写体との間の距離、及び前記撮影倍率に基づき、像ブレ量及びピントずれ量を算出し、前記像ブレ量及び前記ピントずれ量を打ち消すべく補正用レンズ、及びフォーカシングレンズの駆動量を演算する補正駆動量演算部（１１）と、前記補正用レンズ、及び前記フォーカシングレンズを駆動する補正駆動部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項２又は請求項４に記載の像ブレ補正カメラにおいて、前記姿勢演算部は、前記三軸方向の加速度から求められるカメラ座標系における重力加速度方向から、静止座標系に対するカメラの初期姿勢を算出することを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の像ブレ補正カメラにおいて、前記速度演算部は、カメラの半押しスイッチがオンされた後全押しスイッチがオンされるまでの加速度から速度を演算することを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の像ブレ補正カメラにおいて、前記速度演算部は、前記加速度検出部が１周期以上の加速度を検出したときは、速度を演算し、前記加速度検出部が１周期以上の加速度を検出しないときは、像ブレ補正を行わないで撮影処理をするか、又は撮影処理を中止することを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の像ブレ補正カメラにおいて、前記速度演算部は、前記加速度検出部が所定の時間間隔以上の加速度を検出したときは、速度を演算し、前記加速度検出部が所定の時間間隔以上の加速度を検出しないときは、像ブレ補正を行わないで撮影処理をするか、又は撮影処理を中止することを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の像ブレ補正カメラにおいて、前記第１のピーク値は、ブレ周期に応じた所定の時間間隔における最初のピーク値であり、前記第２のピーク値は、前記時間間隔における最後のピーク値であることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明による像ブレ補正カメラの補正光学装置は、図２８のものと同様である。
図１は本発明による像ブレ補正カメラの第１の実施形態を示すブロック図である。この像ブレ補正カメラは、加速度検出装置１，２，３と、角速度検出装置４，５，６とを備える。図２は、加速度検出装置１，２，３と、角速度検出装置４，５，６との実装位置の一実施形態を示す図である。加速度検出装置１，２，３と角速度検出装置４，５，６とは、カメラ本体１５内に取り付けられ、それぞれ三軸方向の加速度と、三軸回りの角速度とを検出する。
実施形態では、フィルム面１６とカメラレンズ１４の光軸１７との交点を直交座標の原点１８とし、カメラレンズ１４の光軸１７をＺ軸、フィルム面１６をＸＹ平面として表している。
【００１９】
加速度検出装置１，２，３の出力値には、並進振動で発生する加速度と重力加速度とが含まれている。また、カメラの回転振動によってカメラの姿勢が変化するので、カメラ座標系に固定された加速度検出装置１，２，３の検出軸方向と重力加速度方向とのなす角が変化する。このため、加速度検出装置１，２，３の出力値に含まれる重力加速度の大きさが変化する。従って、加速度検出装置１，２，３の出力値から重力加速度成分を除去し、並進振動で発生する加速度成分のみを用いて変位を算出するようにする。
【００２０】
この重力加速度成分を演算するために、像ブレ補正カメラには、姿勢演算手段９と、重力加速度成分演算手段１０とを備える。
姿勢演算手段９は、図３に示すように、静止座標系である慣性座標系１９から運動座標系であるカメラ座標系２０へ変換するための座標変換マトリックスＴを演算するものである。この座標変換マトリックスＴは、カメラの初期姿勢と、角速度検出装置４，５，６の出力である三軸回りの角速度とを用いて算出される。この演算方法は、ストラップダウン方式の慣性航法装置等に用いられている方法であり、その詳細は、例えば特開平２−３０９７０２号公報に開示されている。
【００２１】
先ず、カメラの初期姿勢は、加速度検出装置１，２，３の出力から求められる重力加速度方向を利用して求める。ここで、カメラには回転振動及び並進振動が存在するので、重力加速度方向を適宜の時間の間測定し続け、その測定結果の平均を算出することで平均的な重力加速度方向を求める。このようにして、カメラ座標系における重力加速度方向により、慣性座標系に対するカメラの平均的な姿勢を求め、これをカメラの初期姿勢に設定する。
【００２２】
数１は、座標変換マトリックスＴを算出するための微分方程式である。数１に、角速度検出装置４，５，６の出力であるＸ，Ｙ，Ｚ軸回りの角速度ωX ，ωY ，ωZ を代入してΩC を求め、上記カメラの初期姿勢を初期条件として微分方程式を解くことにより、座標変換マトリックスＴが演算される。
【００２３】
【数１】
0003729214.tif 000002
【００２４】
重力加速度成分演算手段１０は、慣性座標系における重力加速度成分に座標変換マトリックスＴを乗じて、カメラ座標における重力加速度成分を求めるものである。加速度検出装置１，２の出力値であるＸ軸，Ｙ軸方向の加速度からこの重力加速度成分を除去すると並進振動で発生する加速度が求められ、さらにこの値を積分してＸ軸，Ｙ軸方向の並進振動の変位が算出される。一方、角速度検出装置４，５の出力値であるＸ軸，Ｙ軸回りの角速度を積分してＸ軸，Ｙ軸回りの回転角度が算出される。
【００２５】
ここで、加速度について重力加速度成分を除去して演算を行う場合と、重力加速度成分を除去しないで演算を行う場合とについて説明する。
図４は、カメラに発生する振動の方向（仮定）を示す図である。
図４（Ａ）は、加速度検出装置１の検出軸方向、すなわちＸ軸方向に並進振動している例を示している。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の並進振動に加えて、加速度検出装置１を中心にＺ軸回りに回転振動している例を示している。
【００２６】
図５，図６は、それぞれ、このときの並進振動の変位，回転振動によって生じる加速度検出装置１の検出軸（Ｘ軸）方向の重力加速度成分を示すグラフである。ここでは、説明を簡単にするために、並進振動及び回転振動は、正弦波状であり、それぞれの振幅と周波数は、０．８ｍｍ、２．０Ｈｚ、０．２ｄｅｇ、０．５Ｈｚとしている。また、このときの重力方向は、下向きにしている。
図４（Ａ）では、カメラ座標系のＸ軸は、重力方向と直交したままで、Ｘ軸と重力方向のなす角度は変化しないので、加速度検出装置１の検出軸に作用する重力加速度成分は、変化せず、０である。従って、加速度検出装置１の検出軸に作用する加速度は、並進振動により生じる加速度のみである。図７は、このときの加速度検出装置１の出力を示すグラフである。また、図８は、図７の加速度を積分して得られた速度を示すグラフである。ここで、加速度を積分するとともに初速度を決定して速度を算出する方法については後述する。
【００２７】
図４（Ｂ）では、カメラ座標系のＸ軸と重力方向のなす角度が変化する。従って、加速度検出装置１の検出軸に作用する加速度は、並進振動により生じる加速度に加速度検出装置１の検出軸に作用する重力加速度成分が含まれたものである。図９、図１０は、このときの加速度検出装置１の加速度出力を示すグラフであり、それぞれ、重力加速度成分の除去前、重力加速度成分の除去後のものを示している。また、図１１、図１２は、それぞれ図９、図１０の加速度を積分して得られた速度を示すグラフである。
【００２８】
図４（Ｂ）の並進振動では、図４（Ａ）の並進振動と同じであるので、図４（Ｂ）において並進振動で発生する加速度、速度は、図７、図８のものと等しい。従って、重力加速度成分の除去を行った場合には、正確な加速度、速度が得られ、重力加速度成分の除去を行わなかった場合には、正確な加速度、速度が得られないことが分かる。図１３は、重力加速度成分の除去を行わなかった場合の速度誤差を示すグラフである。
これらから、並進変位を求めるには、重力加速度成分除去後の加速度出力を積分すれば良い。
以上のように、重力加速度成分の除去を行うことによって、並進振動によって生じる加速度を正確に演算することができ、精度良く並進振動を検出することができる。
【００２９】
次に、初速度の算出方法について説明する。初速度については理論的に求めることはできないが、加速度検出装置１〜３の出力は手ブレによるものであるので、その特性上、周期運動するという仮定のもとで求めることとする。本発明では、図１のブロック図に示すように、最初に加速度を積分して初速度を未定のままで速度を求め、それをさらに積分して変位を求める。その後に初速度演算部５１により初速度を決定して速度を演算する。
図１４は、加速度検出装置１の出力を示すグラフである。この加速度は、上述したように、既に重力加速度成分を除去した後のものである。出力値は、図中（Ａ）に示すようにノイズを含んでいるため、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、及び移動平均等を用いてノイズを除去し、図中（Ｂ）に示すような加速度にする。
【００３０】
そして、図１５に示すように、加速度の極大値（又は極小値）を検出し、所定個数分の間（時間間隔Ｔ）の加速度を切り出す。手ブレの周波数は、一般的に１〜１５Ｈｚ程度であるので、この実施形態では、２Ｈｚの手ブレを仮定し、時間間隔Ｔを４周期（２秒）に設定している。
次に、初速度を未定としたまま切り出した加速度を積分して速度を計算する。さらにこの速度を積分して変位を計算する。カメラの像ブレ補正を行う場合には、積分開始時からの相対変位を求めれば良いので、積分開始時の初期変位は不要である。すなわち、速度を積分して変位を演算する際には、積分定数は必要ない。したがって、速度の初期変位を０として積分し、変位を求める。そして、時間間隔Ｔのｔ0 時の変位とｔ1 時の変位とが等しいと仮定して初速度（積分定数）を求める。これは、上述したように、手ブレが周期運動するという仮定に基づくものである。図１６は、このようにして算出した速度を示すグラフである。これにより、時刻ｔ1 時の速度ｖ1 が求まる。
【００３１】
次に、図１７において、シャッターが時刻ｔ2 からｔ3 まで開放されたとすると、時刻ｔ1 での速度ｖ1 を初期条件として時刻1 からｔ2 までの加速度を積分して速度を求める。これにより、時刻ｔ2 における速度ｖ2 が得られる。
そして、図１８において、時刻ｔ2 の速度ｖ2 を初期速度（積分定数）として加速度を２回積分し、時刻ｔ2 からｔ3 までの変位を求める。このときに求める変位は、相対変位であるので、時刻ｔ2 における変位は０である。
以上のように計算することにより、シャッター解放前の加速度からシャッター開放中の変位を求めることができる。
【００３２】
なお、以上の説明では、時間の流れに沿って計算方法を説明したが、実際上でのシャッター開放時刻ｔ2 は、レリーズボタンを押される時刻であるので、予め時刻ｔ2 を予測することはできない。そのため、予め時間間隔Ｔ1 の加速度からその時間内の速度を求め、時間間隔Ｔ1 最後の速度を記憶しておく。そして、その後所定時間経過してもレリーズボタンが押されなかったら、時間間隔を延長又は移動して時間間隔Ｔ2 又はＴ3 の加速度からその時間内の速度を求め、時間間隔の最後の時刻の速度を記憶しておく。これを繰り返して、レリーズボタンが押されるまで計算を行う。
【００３３】
レリーズボタンが押されたら、直前に求めた速度（図１７中、時刻ｔ1 における速度ｖ1 ）を用いてレリーズボタンを押された時刻の速度（図１７中、時刻ｔ2 における速度ｖ2 ）を求め、それを初速度としてシャッター開放中の変位（図１８中、時刻ｔ2 からｔ3 までの変位）を求める。
【００３４】
ところで、航空機等で用いられている慣性航法装置で加速度を積分して変位を求める場合には、加速度を求める時間が長い（数分〜数時間）ので、初期条件（例えば初速度等）に誤差があると、時間が経過するほど変位誤差が大きくなる。
カメラの像ブレを補正するためには、シャッター開放時間中の変位を正確に求める必要がある。その時間は、１秒以下（１／１６秒や１／４秒等）である。例えば、初速度誤差によって生じる変位誤差を、１／４秒間に１０μｍに抑えるためには初速度誤差を０．０４ｍｍ／ｓ以下に抑えれば良い。
【００３５】
被写体距離測定手段７（図１）は、エンコーダを備えたレンズを使用して、合焦した時のフォーカシングレンズの移動量から被写体までの距離を測定するものである。
撮影倍率検出手段８は、カメラの撮影時の倍率を検出するものである。
【００３６】
補正駆動量演算手段１１は、像ブレを補正するための補正用レンズ３８（図２８）の駆動量を演算するものである。補正駆動量演算手段１１は、上述のように演算されたＸ軸，Ｙ軸方向の並進振動の変位と、Ｘ軸，Ｙ軸回りの回転角度とにより、像ブレに影響を与えるカメラの運動を求める。さらに、被写体までの距離と撮影倍率とにより、図１９に示すような、フィルム面１６上の二次元の像ブレ量を求める。次に、これらの信号を用いて、像ブレを打ち消すように補正用レンズ３８を駆動するための信号を演算する。
補正用駆動装置１２は、この信号に従い、補正用レンズ３８を駆動する。ここでの補正用駆動装置としては、例えば特開平５−１５８１００号公報に開示されたものが知られている。
【００３７】
以上のようにして、加速度検出装置１，２の出力値から重力加速度成分を除去した信号を用いて補正用レンズ３８を駆動することにより、重力加速度成分の影響を受けずに像ブレの補正を行うことができ、鮮明な画像を得ることができる。
また、積分開始時の初速度を効率良く求めて、変位を算出することができる。
【００３８】
次に、初速度の算出と像ブレ補正の制御について説明する。
図２０は、レリーズボタンを押すタイミングとそのときの補正方法の一実施形態を示すフローチャートである。この例では、簡単のため１軸方向のみについて説明する。
ステップ１０１で半押しスイッチがオンになると、ステップ１０２に進んで加速度検出装置１がオンになる。そして、次のステップ１０３で図１５に示したように、加速度の最大値（ピーク値）を検出する。そして、ステップ１０４で全押しスイッチがオンになったか否かを判別する。オンになるまで加速度の最大値を検出し、ステップ１０４でオンになったときはステップ１０５に進む。
【００３９】
ステップ１０５では、半押しスイッチがオンになってから全押しスイッチがオンになるまで、加速度を１周期以上検出したか否かを判別する。１周期以上検出したときは、ステップ１０６に進んで上述した手法で初速度を求め、次のステップ１０７で像ブレ補正動作を開始する。そして、ステップ１０８及び１０９でシャッターの開閉動作を行った後、ステップ１１０で像ブレ補正動作を終了して、次のステップ１１１で加速度検出装置１をオフにする。
【００４０】
一方、ステップ１０５において加速度を１周期以上検出しなかったときは、それ以後の速度や変位を求める計算ができないので、像ブレ補正を行わないように制御して、ステップ１１２，１１３でシャッターを開閉する。
【００４１】
図２１〜図２３は、図２０の変形例を示すフローチャートである。
図２１のものは、ステップ１０５で半押しスイッチがオンになった後全押しスイッチがオンになるまでに加速度を１周期以上検出しなかったときは、ステップ１１４で、カメラの表示部（ファインダ内等）に撮影禁止表示をするようにした（撮影処理を行わない）ものである。
また、図２２のものは、上記と同様のステップ１０５で加速度を１周期以上検出したときは、さらにステップ１１５に進み、半押しスイッチがオンになってから全押しスイッチがオンになるまで２秒以上経過したか否かを判別する。そして、２秒以上経過しているときはステップ１０６に進んで像ブレ補正を行って撮影処理を行い、２秒以上経過していないときはステップ１１２に進んで像ブレ補正を行わないで撮影処理を行う。
【００４２】
さらにまた、図２３のものは、ステップ１１５で半押しスイッチがオンされてから全押しスイッチがオンされるまで２周期以上検出したときはステップ１０６Ａに進んで最新の２周期から初速度を計算し、ステップ１１５で２周期以上検出しないときはステップ１０６Ｂに進んで１周期から初速度を計算するようにしたものである。
なお、図２２，図２３のものは、図２１のものと同様に、通常の撮影処理を行わずに撮影を禁止しても良い。
【００４３】
図２４，２５は、本発明による像ブレ補正カメラの第２，第３の実施形態を示すブロック図である。以下、図１の像ブレ補正カメラと異なる部分について説明する。
図２４のものは、加速度検出装置３を設けずに、姿勢検出手段１３を設けたものである。姿勢検出手段１３は、重力加速度の方向を検出することによりカメラの姿勢を検出するものである。従って、姿勢演算手段９は、姿勢検出手段１３と、角速度検出装置４，５，６の出力とを用いて座標変換マトリックスＴを演算する。
【００４４】
なお、加速度検出装置１，２，３が、圧電型等の静的加速度を検出できないものである場合には、加速度検出装置１，２，３で重力加速度方向を検出できないので、図２４のように姿勢検出手段１３を用いる必要がある。この場合、Ｚ軸方向の加速度を検出する加速度検出装置３は不要となる。
【００４５】
また、図１のものは、Ｘ軸，Ｙ軸方向の並進振動の変位と、Ｘ軸，Ｙ軸回りの回転角度とから、フィルム面１６上の二次元の像ブレ量を求めて補正を行ったが、図２５のものは、さらに、Ｚ軸方向の並進振動の変位と、Ｚ軸回りの回転角度とから三次元の像ブレ量を求めて補正を行うものである。
従って、加速度検出装置３の出力値であるＺ軸方向の加速度から重力加速度成分演算手段１０で演算された重力加速度成分を除去し、さらにこの値を積分してＺ軸方向の並進振動の変位が算出され、補正駆動量演算手段１１に伝達される。
また、角速度検出装置６の出力値であるＺ軸回りの角速度を積分してＺ軸回りの回転角度が算出され、補正駆動量演算手段１１に伝達される。
【００４６】
このときに、Ｚ軸方向の並進振動の変位によるピントずれを補正する方法としては、例えばオートフォーカスで用いるフォーカシングレンズ３７（図２８）をＺ軸方向に駆動する方法がある。また、Ｚ軸回りの回転振動による像ブレを補正する方法としては、例えば撮像面を回転させる方法や、イメージローテータを用いる方法がある。
【００４７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、均等の範囲内で以下のような種々の変形が可能である。
（１）例えば、加速度検出装置１，２，３と角速度検出装置４，５，６とは、カメラ本体１５内に取り付けたが、カメラレンズ１４内に取り付けることもできる。また、加速度検出装置１，２，３は、三軸方向の加速度を検出することができれば良いので、１つの三次元加速度検出装置に置き換えることもできる。
【００４８】
（２）実施形態では、補正用レンズ３８を駆動することにより像ブレを補正したが、例えばフィルムを駆動させて像ブレを補正しても良い。また、ビデオカメラの場合は、補正用レンズ３８又は撮像素子のどちらを駆動しても良い。
【００４９】
（３）また、図１又は図２５において、姿勢演算手段９は、加速度検出装置１，２，３の出力から求められるカメラ座標系における重力加速度方向を利用してカメラの初期姿勢を求めたが、カメラの初期姿勢を求める方法は、この方法に限定されるものではない。例えば、カメラをある姿勢（水平，垂直等）に置き、この時点の姿勢をボタンを押す等してカメラに認識させ、それをカメラの初期姿勢としても良い。
【００５０】
（４）図２０等において、本実施形態では、消費電力を節約するために、半押しスイッチがオンになってから加速度検出装置１をオンにしたが、これに限らず、カメラの電源スイッチがオンになってからでも良い。
（５）また、図２０において、２軸の加速度検出装置１，２の場合には、Ｘ軸が１周期以上でＹ軸が１周期未満のときは、Ｙ軸が条件を満たさないので像ブレ補正を行わないようにしても良い。さらに、図２３において、Ｘ軸が２周期以上でＹ軸が１周期以上２周期未満の場合には、Ｘ軸については２周期から初速度を計算し、Ｙ軸については１周期から初速度を計算するようにしても良い。
【００５１】
（６）図２０〜図２３において、「２秒」、「１周期」、「２周期」の条件は、これに限定されるものではない。精度良く像ブレ量を検出するためには、初速度計算に４周期以上の加速度を用いるのが望ましい。
（７）ビデオカメラのように撮影時間が長時間にわたるものについては、撮影中のある時刻に、その時刻前の所定時間の加速度から速度を求め、それを初速度として変位を計算することが可能である。これを繰り返すことにより、累積変位誤差を少なくすることができる。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、カメラに作用する加速度から効率良く初速度を求めて、像ブレ補正を行うことができる。
さらに請求項２〜請求項５の発明によれば、重力加速度成分を除去した加速度出力を用いて並進振動の初速度及び変位を算出して像ブレ（請求項４の発明にあっては像ブレ及びピントずれ）を補正するようにしたので、回転振動により加速度検出手段の検出軸に作用する重力加速度成分が変化しても、正確に像ブレ（請求項４の発明にあっては像ブレ及びピントずれ）を補正することができるようになり、鮮明な画像を得ることができる。
【００５３】
請求項６の発明によれば、加速度検出部や速度演算部等の演算部の消費電力を節約することができる。
請求項７又は請求項８の発明によれば、加速度検出部による加速度の検出時間等に応じて像ブレ補正を行うか否かを決定するようにしたので、像ブレ補正を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による像ブレ補正カメラの第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】加速度検出装置１，２，３と、角速度検出装置４，５，６との実装位置の一実施形態を示す図である。
【図３】静止座標系である慣性座標系１９と、運動座標系であるカメラ座標系２０とを示す図である。
【図４】カメラに発生する振動の方向を示す図である。
【図５】並進振動の変位を示すグラフである。
【図６】回転振動によって生じる加速度検出装置１の検出軸（Ｘ軸）方向の重力加速度成分を示すグラフである。
【図７】加速度検出装置１の出力を示すグラフである。
【図８】速度を示すグラフである。
【図９】加速度検出装置１の加速度出力（重力加速度成分の除去前）を示すグラフである。
【図１０】重力加速度成分の除去後の加速度を示すグラフである。
【図１１】重力加速度成分の除去前の加速度から求めた速度を示すグラフである。
【図１２】重力加速度成分の除去後の加速度から求めた速度を示すグラフである。
【図１３】重力加速度成分の除去を行わなかった場合の速度誤差を示すグラフである。
【図１４】加速度検出装置１の出力を示すグラフである。
【図１５】図１４の加速度の極大値を検出し、時間間隔Ｔの加速度を切り出した様子を示すグラフである。
【図１６】図１４の加速度から算出した速度を示すグラフである。
【図１７】時刻ｔ1 以降の速度を示すグラフである。
【図１８】時刻ｔ2 からｔ3 までの変位を示すグラフである。
【図１９】フィルム面１６上の像ブレを示す図である。
【図２０】レリーズボタンを押すタイミングとそのときの補正方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図２１】図２０の変形例を示すフローチャートである。
【図２２】図２０の変形例を示すフローチャートである。
【図２３】図２０の変形例を示すフローチャートである。
【図２４】本発明による像ブレ補正カメラの第２の実施形態を示すブロック図である。
【図２５】本発明による像ブレ補正カメラの第３の実施形態を示すブロック図である。
【図２６】従来の像ブレ補正カメラの第１の例を示すブロック図である。
【図２７】従来の像ブレ補正カメラの第２の例を示すブロック図である。
【図２８】従来の像ブレ補正カメラの補正光学装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１，２，３  加速度検出装置（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向）
４，５，６  角速度検出装置（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸回り）
７  被写体距離測定手段
８  撮影倍率検出手段
９  姿勢演算手段
１０  重力加速度成分演算手段
１１  補正駆動量演算手段
１２  補正用駆動装置
１３  姿勢検出手段
１４  カメラレンズ
１５  カメラ本体
１６  フィルム面
２１  被写体
２２  レンズ
３４  像ブレ補正機能付きレンズ
３５  カメラ
３６  固定レンズ
３７  フォーカシングレンズ
３８  補正用レンズ
５１  初速度演算部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0003729214.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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