(57)【要約】【課題】  簡易な構成により並進運動による手振れ補正を行う。【解決手段】  撮像装置は、撮像装置に作用する各軸方向の加速度を第１加速度として検出する第１加速度検出部１２７と、第２加速度を検出する第２加速度検出部１２９と、第１軸周りと第２軸周りの各軸方向の角速度を第１角速度として検出する角速度検出部１２８とを有する。撮像装置は、第１加速度と第２加速度と所定距離とに基づいて、第３軸周りの角速度を第２角速度として算出する角速度算出部と、撮像装置の初期姿勢値を算出する初期姿勢演算部８１と、初期姿勢値からの姿勢変化量を算出する姿勢演算部８２と、座標変換行列を算出する座標変換行列演算部８３と、第２重力加速度を除去した第１加速度に基づいて、並進運動による手振れ補正量である並進手振れ補正量を算出する並進手振れ補正量演算部８７と、を有する。【選択図】図４
2014016451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
算出された補正量に基づいて撮像装置の手振れを補正する手振れ補正部を有する撮像装置であって、
上記撮像装置に作用する互いに直交する第１軸と第２軸と第３軸の各軸方向の加速度を第１加速度として検出する第１加速度検出部と、
上記第１加速度検出部と所定距離離間した位置に配置され、上記第１軸または第２軸の軸方向と平行な方向の加速度を第２加速度として検出する第２加速度検出部と、
上記撮像装置に作用する上記第１軸周りと上記第２軸周りの各軸方向の角速度を第１角速度として検出する角速度検出部と、
上記第１加速度と上記第２加速度と上記所定距離とに基づいて、上記第３軸周りの角速度を第２角速度として算出する角速度算出部と、
上記第１加速度に基づいて静止座標系における上記撮像装置の初期姿勢値を算出する初期姿勢演算部と、
上記第１角速度と上記第２角速度とに基づいて上記初期姿勢値からの姿勢変化量を算出する姿勢演算部と、
上記初期姿勢値と上記姿勢変化量とに基づいて、上記静止座標系から上記撮像装置の座標系に変換する座標変換行列を算出する座標変換行列演算部と、
上記座標変換行列を用いて静止座標系における第１重力加速度を上記撮像装置の座標系における第２重力加速度に変換する重力加速度変換部と、
上記第１加速度から上記第２重力加速度を除去した値を算出する重力加速度除去部と、
上記第２重力加速度を除去した第１加速度に基づいて、並進運動による手振れ補正量である並進手振れ補正量を算出する並進手振れ補正量演算部と、
を有してなることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記初期姿勢演算部は、露光開始直前に上記初期姿勢値を算出する、
請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
上記初期姿勢演算部は、露光開始直前に上記第１角速度と上記第２角速度との合算値である合成角速度が所定の範囲内にある場合に上記初期姿勢値を算出する、
請求項１または２記載の撮像装置。
【請求項４】
上記初期姿勢演算部は、露光開始直前に上記第１角速度と上記第２角速度との二乗和である合成角速度が所定の範囲内にある場合に上記初期姿勢値を算出する、
請求項１または２記載の撮像装置。
【請求項５】
上記第３軸は、上記撮像装置のレンズの光軸である、
請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
上記第１角速度と上記レンズの焦点距離とに基づいて回転運動による手振れ補正量である回転手振れ補正量を求める回転手振れ補正量演算部を有し、
上記手振れ補正部は、上記並進手振れ補正量と上記回転手振れ補正量とに基づいて手振れを補正する、
請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
上記手振れ補正部は、撮影条件に関連付けられる情報に基づいて、上記並進手振れ補正量と上記回転手振れ補正量との少なくともいずれか一方を選択して補正量を算出する、
請求項６記載の撮像装置。
【請求項８】
上記手振れ補正部は、撮影条件に関連付けられる情報に基づいて、上記並進手振れ補正量と回転手振れ補正量との少なくともいずれか一方の値を変更する、
請求項６または７記載の撮像装置。
【請求項９】
算出された補正量に基づいて撮像装置の手振れを補正する手振れ補正部を有する撮像装置に搭載されるコンピュータが実行する手振れ補正量算出方法であって、
上記撮像装置は、
上記撮像装置に作用する互いに直交する第１軸と第２軸と第３軸の各軸方向の加速度を第１加速度として検出する第１加速度検出部と、
上記第１加速度検出部と所定距離離間した位置に配置され、上記第１軸または第２軸の軸方向と平行な方向の加速度を第２加速度として検出する第２加速度検出部と、
上記撮像装置に作用する上記第１軸周りと上記第２軸周りの各軸方向の角速度を第１角速度として検出する角速度検出部と、
を有してなり、
上記コンピュータは、
上記第１加速度と上記第２加速度と上記所定距離とに基づいて、上記第３軸周りの角速度を第２角速度として算出する角速度算出ステップと、
上記第１加速度に基づいて静止座標系における上記撮像装置の初期姿勢値を算出する初期姿勢演算ステップと、
上記第１角速度と上記第２角速度とに基づいて上記初期姿勢値からの姿勢変化量を算出する姿勢演算ステップと、
上記初期姿勢値と上記姿勢変化量とに基づいて、上記静止座標系から上記撮像装置の座標系に変換する座標変換行列を算出する座標変換行列演算ステップと、
上記座標変換行列を用いて静止座標系における第１重力加速度を上記撮像装置の座標系における第２重力加速度に変換する重力加速度変換ステップと、
上記第１加速度から上記第２重力加速度を除去した値を算出する重力加速度除去ステップと、
上記第２重力加速度を除去した上記第１加速度に基づいて、並進運動による手振れ補正量である並進手振れ補正量を算出する並進手振れ補正量演算ステップと、
を実行することを特徴とする手振れ補正量算出方法。
【請求項１０】
算出された補正量に基づいて撮像装置の手振れを補正する手振れ補正部を有する撮像装置に搭載されるコンピュータが実行させる手振れ補正量算出プログラムであって、
上記撮像装置は、
上記撮像装置に作用する互いに直交する第１軸と第２軸と第３軸の各軸方向の加速度を第１加速度として検出する第１加速度検出部と、
上記第１加速度検出部と所定距離離間した位置に配置され、上記第１軸または第２軸の軸方向と平行な方向の加速度を第２加速度として検出する第２加速度検出部と、
上記撮像装置に作用する上記第１軸周りと上記第２軸周りの各軸方向の角速度を第１角速度として検出する角速度検出部と、
を有してなり、
上記コンピュータに、
上記第１加速度と上記第２加速度と上記所定距離とに基づいて、上記第３軸周りの角速度を第２角速度として算出する角速度算出ステップと、
上記第１加速度に基づいて静止座標系における上記撮像装置の初期姿勢値を算出する初期姿勢演算ステップと、
上記第１角速度と上記第２角速度とに基づいて上記初期姿勢値からの姿勢変化量を算出する姿勢演算ステップと、
上記初期姿勢値と上記姿勢変化量とに基づいて、上記静止座標系から上記撮像装置の座標系に変換する座標変換行列を算出する座標変換行列演算ステップと、
上記座標変換行列を用いて静止座標系における第１重力加速度を上記撮像装置の座標系における第２重力加速度に変換する重力加速度変換ステップと、
上記第１加速度から上記第２重力加速度を除去した値を算出する重力加速度除去ステップと、
上記第２重力加速度を除去した上記第１加速度に基づいて、並進運動による手振れ補正量である並進手振れ補正量を算出する並進手振れ補正量演算ステップと、
を実行させることを特徴とする手振れ補正量算出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、算出された補正量に基づいて手振れ補正を行う手振れ補正機能を有する撮像装置と、撮像装置により実行される手振れ補正量算出方法と、撮像装置に実行させる手振れ補正量算出プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、手振れを補正するための手振れ補正機能を有する撮像装置が知られている。手振れとは、撮像装置を使用する際に使用者の動作によって撮影した画像にぶれが生じてしまうことをいう。
【０００３】
撮像装置の手振れ補正を行うには、手振れの検出手段として角速度センサ（ジャイロセンサ）を用いて、手振れによる回転運動を示す回転角速度を検出する。そして、一般に撮像装置の手振れ補正では、検出した回転角速度を積分して得られる回転角度から、補正レンズや撮像素子の補正量（移動距離）を求めて補正する。
【０００４】
ところで、手振れによる運動成分には、回転運動だけではなく並進運動も存在する。ここで、特にマクロ撮影時や望遠撮影時には、並進運動による画像のぶれの影響が大きい。
【０００５】
これまでにも、並進運動による手振れ補正機能を有する撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この撮像装置は、撮像装置に作用するＸ軸とＹ軸とＺ軸との３軸方向の加速度と３軸回りの角速度を検出し、検出された３軸方向の加速度及び３軸回りの角速度から、撮像装置の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。その上で、この撮像装置は、算出した座標変換マトリックスから撮像装置の座標系における重力加速度成分を演算する。
【０００７】
そして、この撮像装置は、検出された３軸方向の加速度から重力加速度成分を除去して並進運動の変位を算出し、これらに基づいて手振れ量を算出する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の技術では、並進運動による手振れ補正量を算出するために、３軸方向の角速度を検出できる角速度センサを用いるため、構成が大型化してしまう、あるいはコストが上昇してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、簡易な構成により並進運動による手振れ補正を行うことができる撮像装置と、撮像装置により実行される手振れ補正量算出方法と、撮像装置に実行させる手振れ補正量算出プログラム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】
【００１０】
本発明は、算出された補正量に基づいて撮像装置の手振れを補正する手振れ補正部を有する撮像装置であり、撮像装置に作用する互いに直交する第１軸と第２軸と第３軸の各軸方向の加速度を第１加速度として検出する第１加速度検出部と、第１加速度検出部と所定距離離間した位置に配置され、第１軸または第２軸の軸方向と平行な方向の加速度を第２加速度として検出する第２加速度検出部と、撮像装置に作用する第１軸周りと第２軸周りの各軸方向の角速度を第１角速度として検出する角速度検出部と、第１加速度と第２加速度と所定距離とに基づいて、第３軸周りの角速度を第２角速度として算出する角速度算出部と、第１加速度に基づいて静止座標系における撮像装置の初期姿勢値を算出する初期姿勢演算部と、第１角速度と第２角速度とに基づいて初期姿勢値からの姿勢変化量を算出する姿勢演算部と、初期姿勢値と姿勢変化量とに基づいて、静止座標系から撮像装置の座標系に変換するための座標変換行列を算出する座標変換行列演算部と、座標変換行列を用いて静止座標系における第１重力加速度を撮像装置の座標系における第２重力加速度に変換する重力加速度変換部と、第１加速度から第２重力加速度を除去した値を算出する重力加速度除去部と、上記第２重力加速度を除去した第１加速度に基づいて、並進運動による手振れ補正量である並進手振れ補正量を算出する並進手振れ補正量演算部と、を有してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な構成により並進運動による手振れ補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る撮像装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】上記撮像装置の手振れ検出部と手振れ補正アクチュエータとの一例を示す図である。
【図３】上記撮像装置の撮像素子とセンサとの配置を示す図である。
【図４】上記撮像装置の手振れ補正処理を行う機能構成を示すブロック図である。
【図５】上記撮像装置の並進運動による手振れ補正処理を示すフローチャートである。
【図６】複数の点における角速度の関係を示す模式図である。
【図７】複数の点における時間ごとの角速度の変化を示す図である。
【図８】撮影条件における並進手振れ補正量、回転手振れ補正量の重み付け値を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る撮像装置と手振れ補正量算出方法と手振れ補正量算出プログラムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
●撮像装置の構成
図１は、本発明に係る撮像装置の実施の形態を示すブロック図である。撮像装置１００は、撮像装置本体１と撮影レンズ２とによって構成される。  
【００１５】
撮影レンズ２は、固定レンズ３と、シャッタ４と、フォーカスレンズ５と、フォーカスレンズ位置検出部６と、フォーカスレンズ駆動用アクチュエータ７とを有する。  
【００１６】
固定レンズ３は、被写体像を撮像素子１１上に結像するためのレンズである。  
【００１７】
シャッタ４は、その開閉によって撮像時の露出を行う。また、シャッタ４は、撮像装置本体１のＭＰＵ（Micro-Processing Unit）８により制御される。  
【００１８】
なお、シャッタ４は撮影レンズ２内ではなく、撮像装置本体１内において撮像素子１１と撮影レンズ２との光路中に設けられる構成であっても良い。  
【００１９】
フォーカスレンズ５は、被写体像の光量を制限するレンズである。フォーカスレンズ位置検出部６は、フォーカスレンズ５の位置を検出してＭＰＵ８に送信する。  
【００２０】
ＭＰＵ８は、フォーカスレンズ５の位置に基づいてフィードバック制御する信号をフォーカスレンズ駆動用アクチュエータ７に出力することで、自動焦点調整を行う。  
【００２１】
フォーカスレンズ駆動用アクチュエータ７は、ＭＰＵ８から入力される信号に基づいてフォーカスレンズ５を駆動する。  
【００２２】
次に、撮像装置本体１について説明する。撮像装置本体１は、電源回路９と、電源スイッチ１０と、撮像素子１１と、手振れ検出部１２と、アナログ回路１３と、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器１４と、手振れ補正アクチュエータ１５と、トリガー装置１６と、Ｉ／Ｏ（In/Out）部１７と、記録部１８と、表示部１９とを有する。  
【００２３】
電源回路９は、撮像装置１００の各部に電源を供給する。電源スイッチ１０は、電源回路９の動作を制御する。  
【００２４】
撮像素子１１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などのイメージセンサであり、撮影レンズ２を通過する被写体像を電気信号に変換して画像データとして出力する。  
【００２５】
手振れ検出部１２は、撮像装置１００の振れ（手振れ）を検出する検出部である。手振れ検出部１２は、具体的には、後述するように手振れによる物理量を検出することができるジャイロセンサ（角速度センサ）や加速度センサなどが用いられる。  
【００２６】
アナログ回路１３は、手振れ検出部１２の出力信号の増幅処理やフィルタリング処理を行う。  
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器１４は、アナログ回路１３を経た手振れ検出部１２からの出力信号をデジタル信号に変換してＭＰＵ８に送信する。ＭＰＵ８は、受信した手振れ検出部１２からの出力信号に基づいて手振れ補正アクチュエータ１５に出力する手振れ補正量を算出する。つまり、ＭＰＵ８は、本発明に係る手振れ補正量算出プログラムを実行することにより、後述する本発明に係る手振れ補正量算出方法を実行する。  
【００２８】
手振れ補正アクチュエータ１５は、ＭＰＵ８から出力された手振れ補正量に基づいて、撮像素子１１や後述の手振れ補正レンズを可動させることにより、手振れを補正する。  
【００２９】
図２は、撮像装置１００の手振れ検出部１２と手振れ補正アクチュエータ１５の構成の一例を示す図である。  
【００３０】
図２（ａ）は、手振れ補正レンズをシフトさせて手振れ補正を行う手振れ検出部と手振れ補正アクチュエータの構成の一例である。図２（ａ）に示す手振れ検出部と手振れ補正アクチュエータは、固定レンズ３付近に設けられている。  
【００３１】
図２（ａ）に示す手振れ検出部と手振れ補正アクチュエータは、手振れ補正レンズ３０１と、レンズ枠３０２と、手振れ補正アクチュエータとしてのＸ方向リニアアクチュエータ１５１,Ｙ方向リニアアクチュエータ１５２と、手振れ検出部としてのＸ方向位置検出素子１２１，Ｙ方向位置検出素子１２２とから構成される。  
【００３２】
Ｘ方向位置検出素子１２１とＹ方向位置検出素子１２２は、レンズ枠３０２の位置を検出して手振れを検出する。Ｘ方向リニアアクチュエータ１５１とＹ方向リニアアクチュエータ１５２は、ＭＰＵ８により算出された手振れ補正量に基づいてレンズ枠３０２を移動させる。  
【００３３】
図２（ｂ）は、撮像素子を移動（シフト）させて手振れ補正を行う手振れ検出部と手振れ補正アクチュエータの構成の一例である。図２（ｂ）に示す手振れ検出部と手振れ補正アクチュエータは、撮像装置本体１内に設けられている。  
【００３４】
図２（ｂ）に示す手振れ検出部と手振れ補正アクチュエータは、手振れ補正アクチュエータとしてのＸ方向リニアアクチュエータ１５３，Ｙ方向リニアアクチュエータ１５４と、手振れ補正部としてのＸ方向位置検出素子１２３，Ｙ方向位置検出素子１２４とから構成される。  
【００３５】
Ｘ方向位置検出素子１２３とＹ方向位置検出素子１２４は、ＣＣＤ１１１が搭載される回路基板１１２の位置情報を検出する。Ｘ方向リニアアクチュエータ１５３とＹ方向リニアアクチュエータ１５４は、ＭＰＵ８により算出された手振れ補正量に基づいてＣＣＤ１１１を搭載した回路基板１１２を移動させる。  
【００３６】
図２（ｃ）は、光線を屈曲させる液体プリズムである可変頂角プリズム３０３の頂角を移動させて手振れ補正を行う手振れ検出部と手振れ補正アクチュエータの構成の一例である。図２（ｃ）に示す手振れ検出部と手振れ補正アクチュエータは、固定レンズ３付近に設けられる。  
【００３７】
図２（ｃ）に示す手振れ検出部と手振れ補正アクチュエータは、手振れ補正アクチュエータとしての縦方向頂角変角アクチュエータ１５５，横方向頂角変角アクチュエータ１５６と、手振れ補正部としての縦方向頂角検出素子１２５，横方向頂角検出素子１２６とから構成される。  
【００３８】
縦方向頂角検出素子１２５と横方向頂角検出素子１２６は、可変頂角プリズム３０３の位置情報を検出する。縦方向頂角変角アクチュエータ１５５と横方向頂角変角アクチュエータ１５６は、ＭＰＵ８により算出された手振れ補正量に基づいて可変頂角プリズム３０３を移動させる。  
【００３９】
なお、本発明に係る手振れ補正部に対応する手振れ補正アクチュエータ１５としては、図２（ａ）と図２（ｂ）と図２（ｃ）に示すいずれの方式のものでも構わない。  
【００４０】
トリガー装置１６は、レリーズスイッチやシャッタボタンなどシャッタ４を動作させる信号を生成する操作ボタンである。トリガー装置１６からの信号に基づいて、ＭＰＵ８は、シャッタ４を開閉して露光を行う。  
【００４１】
Ｉ／Ｏ部１７は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタやビデオジャックやメモリカードスロットなど、外部とのデータ送受信を行うインタフェースである。  
【００４２】
記録部１８は、ＭＰＵ８による手振れ補正量算出プログラムの処理結果や手振れ補正アクチュエータ１５の駆動の有無、フォーカスレンズ駆動用アクチュエータ７の駆動量などの撮像装置の動作状況が対応フレーム毎に記録されるメモリである。  
【００４３】
記録部１８には、例えばＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ、ＹＵＶ画像データ及びＪＰＥＧ画像データを保存するためのフレームメモリに相当するＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）が含まれる。また、記録部１８には、手振れ補正量算出プログラムを含むＭＰＵ８により実行される撮像装置１００の各種制御プログラムが格納されるＲＯＭ（Read Only Memory）などが含まれる。  
【００４４】
表示部１９は、被写体画像と拡大画像及び各種設定画面などを表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの各種表示装置である。  
【００４５】
図３は、撮像装置１００の撮像素子１１と各センサとの配置を示す図である。  
【００４６】
撮像装置１００の撮像装置本体１内部には、撮影レンズ２の光軸上に相当する位置に撮像素子１１が配置されている。また、撮像装置１００には、３軸加速度検出部１２７と、２軸角速度検出部１２８と、１軸加速度検出部１２９とを備える。  
【００４７】
３軸加速度検出部１２７は、第１加速度検出部に相当する。撮影レンズ２の光軸をＺｓ軸としたとき、互いに直交する撮像装置１００を基準とした撮像装置の座標系であるＸｓ軸とＹｓ軸とＺｓ軸とを、３軸加速度検出部１２７の検出軸とする。  
【００４８】
２軸角速度検出部１２８は、２軸ジャイロセンサであり角速度検出部に相当する。２軸角速度検出部１２８は、Ｘｓ軸周りとＹｓ軸周りを検出軸とする。つまり、撮像装置１００には、Ｚｓ軸周りを検出軸とした角速度検出部は設けられていない。  
【００４９】
ここで、Ｚｓ軸周りの角速度検出部として、例えば圧電振動方式のジャイロセンサを設ける場合には、検出軸であるＺｓ軸（撮影レンズ２の光軸）方向に長さを持つ振動子を設ける必要がある。つまり、Ｚｓ軸周りの角速度検出部を設ける場合には、ジャイロセンサの素子のレイアウトが複雑になることで撮像装置の内部構成が複雑化・大型化し、撮像装置の小型化が困難になる。  
【００５０】
そこで、撮像装置１００では、Ｚｓ軸周りの角速度を算出するための構成として、Ｙｓ軸と平行な軸方向の加速度を検出する１軸加速度検出部１２９を、Ｙｓ軸方向の加速度を検出する３軸加速度検出部１２７からＸｓ軸方向に所定距離隔てて設ける。１軸加速度検出部１２９は、第２加速度検出部に相当する。  
【００５１】
そして、撮像装置１００では、１軸加速度検出部１２９が検出するＹｓ軸と平行な軸方向の加速度と、３軸加速度検出部１２７が検出するＹｓ軸方向の加速度とを用いることで、後述の通りＺｓ軸周りの角速度を算出することができる。  
【００５２】
なお、Ｚｓ軸周りの角速度を算出するために、１軸加速度検出部１２９の検出軸をＸｓ軸と平行な軸方向としてもよい。その場合、３軸加速度検出部１２７が検出するＸｓ軸方向の加速度を用いてＺｓ軸周りの角速度を算出することができる。  
【００５３】
●並進運動による手振れ補正処理  次に、撮像装置１００における並進運動による手振れ補正処理について説明する。  
【００５４】
図４は、撮像装置１００の手振れ補正処理を行う機能構成を示すブロック図である。  
【００５５】
撮像装置１００の手振れ補正処理は、ＭＰＵ８に手振れ補正量算出プログラムを実行させることにより行われる。すなわち、手振れ補正量算出プログラムにより、初期姿勢演算部８１と、姿勢演算部８２と、座標変換行列演算部８３と、座標変換演算部８４と、積分器８５，８６と、並進手振れ補正量演算部８７と、回転手振れ補正量演算部８８とが実現されて、手振れ補正量算出方法が実行される。  
【００５６】
図５は、撮像装置の並進運動による手振れ補正処理を示すフローチャートである。
【００５７】
３軸加速度検出部１２７は、撮像装置１００に作用する互いに直交する第１軸と第２軸と第３軸に対応するＸｓ軸とＹｓ軸とＺｓ軸方向それぞれの加速度を第１加速度として検出する加速度検出処理を行う（Ｓ１０１）。
【００５８】
１軸加速度検出部１２９は、Ｙｓ軸の軸方向と平行な方向の加速度を第２加速度として検出する第２加速度検出処理を行う（Ｓ１０２）。
【００５９】
２軸角速度検出部１２８は、撮像装置１００に作用するＸｓ軸周りとＹｓ軸周りの各軸方向の角速度を第１角速度として検出する第１角速度検出処理を行う（Ｓ１０３）。
【００６０】
姿勢演算部８２は、第１加速度のうちＹｓ軸方向の加速度と、第２加速度と、３軸加速度検出部１２７と１軸加速度検出部１２９との距離に基づいて、第３軸周りの角速度を第２角速度として算出する第２角速度算出処理を行う（Ｓ１０４）。
【００６１】
図６は、複数の点における角速度の関係を示す模式図である。
【００６２】
ここで、第２角速度算出処理について説明する。図６に示すように、０点を支点として、ＡからＢまで第２角速度ωｒａｄ／ｓｅｃで移動したと考える。
【００６３】
第２角速度算出処理では、３軸加速度検出部１２７の位置に相当するａ点の加速度（検出加速度Ｘ１）と、１軸加速度検出部１２９の位置に相当するｂ点の加速度（検出加速度Ｘ２）との矢印方向（Ｙｓ軸方向）の２点の加速度を用いる。  
【００６４】
ａ，ｂ点での加速度Ｘ１，Ｘ２は、 
2014016451.tif 000003
となる。  
【００６５】
また、式（１）と（２）式より、
2014016451.tif 000004
の関係式が得られる。  
【００６６】
ここで、ｄω／ｄｔは角加速度を示し、Ｌ２−Ｌ１は３軸加速度検出部１２７と１軸加速度検出部１２９との素子間距離を示す。  
【００６７】
そして、式（３）を積分することで、姿勢演算部８２は、第１加速度と第２加速度と、３軸加速度検出部１２７及び１軸加速度検出部１２９の距離とに基づいて、Ｚｓ軸周りの回転角速度である第２角速度を算出できる。ここで、３軸加速度検出部１２７と１軸加速度検出部１２９の距離は、あらかじめ記録部１８に記憶されている。姿勢演算部８２は、記録部１８から３軸加速度検出部１２７と１軸加速度検出部１２９の距離を読み出す。
【００６８】
初期姿勢演算部８１は、第１加速度に基づいて静止座標系における撮像装置１００の初期姿勢値を算出する初期姿勢演算処理を行う（Ｓ１０５）。
【００６９】
ここで、初期姿勢演算処理について説明する。  まず、Ｘｓ軸，Ｙｓ軸，Ｚｓ軸方向の撮像装置の座標系の３軸の加速度である第１加速度をａｘｓ，ａｙｓ，ａｚｓとする。また、静止座標系の加速度をａｘｇ，ａｙｇ，ａｚｇとする。  
【００７０】
各座標系の角度をオイラー角θ，φ，ψで示すと、静止座標系から撮像装置の座標系への座標変換は式（４）で示すことができる。 
2014016451.tif 000005
【００７１】
また、基準状態（静止状態）での重力加速度は、
2014016451.tif 000006
である。ただし、ｇは重力加速度（９．８０６６５ｍ／ｓｅｃ２）である。  
【００７２】
式（５）を式（１）に代入すると、
2014016451.tif 000007
となる。ここで、ａｘｓ，ａｙｓ，ａｚｓは、３軸加速度検出部１２７により求められる加速度である。  したがって、ａｘｓ，ａｙｓ，ａｚｓにより、初期姿勢演算部８１は、静止状態でのオイラー角θ０、φ０の絶対値である初期姿勢値を算出することができる。なお、オイラー角の初期値Ψ０は０とする。
【００７３】
姿勢演算部８２は、２軸角速度検出部１２８が取得した第１角速度と、Ｓ１０４で算出した第２角速度とに基づいて、初期姿勢値からの姿勢変化量を算出する姿勢演算処理を行う（Ｓ１０６）。
【００７４】
ここで、撮像装置の座標系のＸｓ軸、Ｙｓ軸周りの回転角速度（第１角速度：Ｐ，Ｑ）と、Ｚｓ軸周りの回転角速度（第２角速度：Ｒ）と、オイラー角速度変化の関係は以下の式（７）で示される。
2014016451.tif 000008
【００７５】
そして、姿勢演算部８２は、式（７）を用いた演算を行うことで、各時間での傾斜角（姿勢変化量）を求めることができる。
【００７６】
座標変換行列演算部８３は、初期姿勢値と姿勢変化量とに基づいて、静止座標系から撮像装置の座標系に変換する座標変換行列を算出する座標変換行列演算処理を行う（Ｓ１０７）。座標変換行列は、式（４）に示すとおりである。
【００７７】
座標変換演算部８４は、式（４）の座標変換行列を用いて静止座標系における第１重力加速度を撮像装置の座標系における第２重力加速度に変換する座標変換演算処理を行う（Ｓ１０８）。
【００７８】
加算器８９は、３軸加速度検出部１２７が検出した第１加速度から、座標変換演算部８４が算出した第２重力加速度を除算した値を算出する。
【００７９】
重力加速度除去処理を行うことにより、加算器８９は、重力加速度の影響を含まない撮像装置の第１加速度（手振れによる加速度）を算出することができる。
【００８０】
積分器８５，８６は、重力加速度の影響を含まない撮像装置の第１加速度（第２重力加速度を除去した第１加速度）のうち、Ｘｓ軸，Ｙｓ軸方向の加速度を２回積分する。並進手振れ補正量演算部８７は、Ｘｓ軸，Ｙｓ軸方向の加速度の２回積分値から、撮像装置１００の移動距離（並進手振れ補正量）を算出する並進手振れ補正量演算処理を行う（Ｓ１０９）。
【００８１】
並進手振れ補正量演算部８７は、並進手振れ補正量を手振れ補正アクチュエータ１５に出力する補正量出力処理を行う（Ｓ１１０）。  
【００８２】
手振れ補正アクチュエータ１５は、並進手振れ補正量演算部８７が算出した並進手振れ補正量に基づいて、撮像装置１００の移動距離を打ち消す方向に撮像素子１１や手振れ補正レンズ３０１などを移動させる。このように手振れ補正アクチュエータ１５が撮像素子１１や手振れ補正レンズ３０１などを移動させることで、撮像装置１００で取得される画像は、手振れを生じないように補正される。  
【００８３】
●回転運動による手振れ補正処理  次に、撮像装置１００の回転運動による手振れ補正について図４を参照して説明する。  
【００８４】
まず、回転手振れ補正量演算部８８は、２軸角速度検出部１２８が取得した第１角速度Ｐ，Ｑを積分して、回転運動による移動角度を求める。  
【００８５】
回転手振れ補正量演算部８８は、移動角度に被写体までの焦点距離を乗算して、回転運動による手振れ量（回転手振れ補正量）を算出する。  
【００８６】
回転手振れ補正量を算出後、回転手振れ補正量演算部８８は、手振れ補正アクチュエータ１５に回転手振れ補正量を出力する。  
【００８７】
手振れ補正アクチュエータ１５は、回転手振れ補正量演算部８８が算出した回転手振れ補正量に基づいて、撮像装置１００の移動距離を打ち消す方向に撮像素子１１や手振れ補正レンズ３０１を移動させることで、撮像装置１００で取得される画像は、手振れを生じないように補正される。このように、撮像装置１００では、並進運動による手振れ補正と回転運動による手振れ補正とを行うことで効果的に手振れ補正を行うことができる。  
【００８８】
●初期姿勢演算処理の変形例  初期姿勢演算部８１による初期姿勢演算処理について、初期姿勢値の演算に用いる値の取得時期と、演算を行うか否かの判定とを以下のように行ってもよい。  
【００８９】
初期姿勢演算部８１は、初期姿勢値の演算に用いる値として、例えば露光開始直前の所定時間間隔（Δｔ）の間の加速度センサの出力信号の平均値を用いることができる。  
【００９０】
図７は、複数の点における時間ごとの角速度の変化を示す図である。初期姿勢演算部８１は、図７に示すように、例えば、Ｘｓ軸とＹｓ軸方向の２軸周りの角速度（図７におけるωｘ、ωｙ）の二乗和である合成角速度を算出する。この合成角速度が所定範囲内にあるときに、初期姿勢演算部８１は、初期姿勢値を演算するようにしてもよい。この場合、２軸周りの角速度の二乗和に対して、例えば、図７に示す太線のように、あらかじめ閾値を０．００５ｒａｄ／ｓと定めておく。  
【００９１】
そして、初期姿勢演算部８１は、２軸周りの角速度の二乗和が閾値以下になる場合に（図７において矢印で示す箇所）、３軸加速度検出部１２７の出力信号から初期姿勢値を求める。  
【００９２】
なお、以上の説明では、初期姿勢演算部８１による演算を行うか否かの判定に用いる合成角速度として、２軸方向の角速度の二乗和を用いたが、本発明ではこれに限定されない。  
【００９３】
例えば、初期姿勢演算部８１による演算を行うか否かの判定に用いる合成角速度として、Ｘｓ軸とＹｓ軸方向の２軸周りの角速度（図７におけるωｘ、ωｙ）の合算値を用いてもよい。  
【００９４】
また、例えば、初期姿勢演算部８１による演算を行うか否かの判定に用いる合成角速度として、２軸周りの角速度に第２角速度を加えた３軸周りの角速度の二乗和を用いてもよい。  
【００９５】
また、初期姿勢演算部８１は、Δｔの間の３軸加速度検出部１２７からの３軸加速度の取得処理を撮像装置１００の起動後には連続的にバックグランドで実行してもよい。このとき初期姿勢演算部８１は、少なくとも最新のΔｔの３軸加速度検出部１２７の出力信号を記録する記録部１８に一時的に記憶（バッファ）させてもよい。この場合に、初期姿勢演算部８１は、露光開始時に露光開始前のΔｔにおける３軸加速度検出部１２７の出力信号を用いて初期姿勢値を演算する。  
【００９６】
●並進手振れ補正と回転手振れ補正との関係の変形例  以上説明した実施の形態では、手振れ補正アクチュエータ１５は、並進手振れ補正量と回転手振れ補正量との双方に基づいて撮像素子１１や手振れ補正レンズ３０１など移動させることで手振れ補正を行っていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、手振れ補正アクチュエータ１５には、撮影条件に関連付られる情報に基づいて、並進手振れ補正量と回転手振れ補正量の少なくとも一方を選択して補正量を決定する手振れ補正部（不図示）を設けてもよい。  
【００９７】
手振れ補正部は、例えば、撮影距離が所定の距離より短く並進手振れが支配的となるような撮影条件では、並進手振れの補正を行うようにしてもよい。一方、手振れ補正部は、撮影距離が所定の距離より長く回転手振れが支配的となるような撮影条件では、回転手振れの補正を行うようにしてもよい。  
【００９８】
また、手振れ補正部は、例えば、撮影条件に関連付られる情報に基づいて、並進手振れ補正量と回転手振れ補正量とに重み付けを行って補正を行うようにしてもよい。この場合に、手振れ補正部は、並進手振れの影響が大きいマクロ撮影時に並進手振れ補正量による補正のみが行われるようにしてもよい。一方、その他の並進手振れの影響が少ない撮影条件の時には回転手振れの補正のみが行われるようにしている。  
【００９９】
図８は、撮影条件における並進手振れ補正量、回転手振れ補正量の重み付け値を示す表である。  
【０１００】
図８において、例えば太枠で囲んだ範囲が、マクロ撮影に該当する。この範囲では、並進手振れの影響が支配的である。このため、手振れ補正部は、並進手振れの補正を主に実行すれば、効果的な補正が行うことができる。そのため、図８の表では、並進運動による手振れ補正のみを行うように重み付けの係数が定められている。  
【０１０１】
なお、並進手振れ補正量と回転手振れ補正量は、以上のように係数を乗じて値を変更する方法以外にも、例えば所定の数値を加算・減算して変更してもよい。  
【０１０２】
また、図８の表の太枠で囲んだ範囲以外においても、撮影条件に関連付られる情報である焦点距離と撮影距離に応じて、並進手振れ補正量と回転手振れ補正量に重み付けを変えることができる係数を定めている。手振れ補正部は、この係数に基づいて手振れ補正アクチュエータ１５を駆動させるための補正量を求め、各手振れ成分の影響度合いを定量化した補正量で補正できるようにする。  
【０１０３】
このようにすることで、手振れ補正部は、より効果的に補正が行えるようにすることができる。また、このような重み付けに応じた処理とすることで、手振れ補正部は、並進手振れ補正量演算部８７と回転手振れ補正量演算部８８の一方に誤差などの不具合が生じた場合に、誤った補正量で補正されてしまうことを防ぐことができる。  
【０１０４】
●実施の形態に係る作用・効果●  以上説明した実施の形態によれば、構成の小型化・集積化が容易な３軸方向の３軸加速度検出部１２７と２軸方向の２軸角速度検出部１２８と１軸加速度検出部１２９とを組み合わせて手振れの並進方向のぶれを検出し、補正することができる。  
【０１０５】
つまり、撮像装置１００では、３軸方向の加速度検出部と３軸方向の角速度検出部を用いる従来方式と比較して、１軸方向の角速度検出部に代えて小型かつ安価な１軸加速度検出部１２９を設ける。このようにすることで、撮像装置１００は、簡易な（小型化、コストダウン可能な）構成により並進運動による手振れ補正を行うことができる。  
【０１０６】
また、以上説明した実施の形態によれば、露光開始直前に初期姿勢を演算し、露光中の手振れによる並進方向の手振れ補正量を算出することができる。  
【０１０７】
また、以上説明した実施の形態によれば、露光開始前の初期姿勢の検出精度が向上し、露光中の手振れによる並進方向の手振れ補正量をより高精度に算出することができる。つまり、撮像装置１００は、より効果的な手振れ補正を行うことができる。  
【０１０８】
また、以上説明した実施の形態によれば、例えばマクロ撮影時には並進方向の手振れ補正を実行し、その他の撮影条件では回転方向の手振れ補正を実行するようにする。このようにすることで、撮像装置１００は、撮影条件に対応した手振れ補正を行うことができる。つまり、撮像装置１００は、並進方向の手振れによる影響が大きいマクロ撮影時に並進方向の手振れ補正を実行することができる。また、撮像装置１００は、並進方向の手振れ補正の必要性に応じて補正することができるため、撮影条件に適した補正処理を行うことができる。  
【０１０９】
さらに、以上説明した実施の形態によれば、焦点距離、撮影距離などの撮影条件に関連付られる情報に基づいて、並進方向の手振れ補正と回転方向の手振れ補正の補正量の値を変更することができる。そのため、撮像装置１００は、撮影条件に対応して効果的な手振れ補正量を算出することができる。  
【０１１０】
ここで、並進方向の手振れ、または、回転方向の手振れによる影響は、焦点距離、撮影距離などの条件により変化し得る。そのため、撮像装置１００は、それらを考慮した補正を行うことで、撮影条件に応じて適切な手振れ補正が行うことができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１        ：撮像装置本体
２        ：撮影レンズ
３        ：固定レンズ
４        ：シャッタ
５        ：フォーカスレンズ
６        ：フォーカスレンズ位置検出部
７        ：フォーカスレンズ駆動用アクチュエータ
８        ：ＭＰＵ
９        ：電源回路
１０      ：電源スイッチ
１１      ：撮像素子
１２      ：手振れ検出部
１３      ：アナログ回路
１４      ：Ａ／Ｄ変換器
１５      ：手振れ補正アクチュエータ
１６      ：トリガー装置
１７      ：Ｉ／Ｏ部
１８      ：記録部
１９      ：表示部
８１      ：初期姿勢演算部
８２      ：姿勢演算部
８３      ：座標変換行列演算部
８４      ：座標変換演算部
８５      ：積分器
８７      ：並進手振れ補正量演算部
８８      ：回転手振れ補正量演算部
８９      ：加算器
１００    ：撮像装置
１１１    ：ＣＣＤ
１１２    ：回路基板
１２１    ：Ｘ方向位置検出素子
１２２    ：Ｙ方向位置検出素子
１２３    ：Ｘ方向位置検出素子
１２４    ：Ｙ方向位置検出素子
１２５    ：縦方向頂角検出素子
１２６    ：横方向頂角検出素子
１２７    ：３軸加速度検出部
１２８    ：２軸角速度検出部
１２９    ：１軸加速度検出部
１５１    ：Ｘ方向リニアアクチュエータ
１５２    ：Ｙ方向リニアアクチュエータ
１５３    ：Ｘ方向リニアアクチュエータ
１５４    ：Ｙ方向リニアアクチュエータ
１５５    ：縦方向頂角変角アクチュエータ
１５６    ：横方向頂角変角アクチュエータ
３０１    ：手振れ補正レンズ
３０２    ：レンズ枠
３０３    ：可変頂角プリズム
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１２】
【特許文献１】特許第３５１３９５０号公報
【図１】
2014016451.tif 000009
【図２】
2014016451.tif 000010
【図３】
2014016451.tif 000011
【図４】
2014016451.tif 000012
【図５】
2014016451.tif 000013
【図６】
2014016451.tif 000014
【図７】
2014016451.tif 000015
【図８】
2014016451.tif 000016