(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置の姿勢変化に基づく像ブレを補正する像ブレ補正装置であって、
被写体像を結像する光学系と、
前記光学系によって結像された被写体像を撮像する撮像素子と、
前記光学系に含まれるレンズを光軸に対して垂直方向に移動すること、又は、前記撮像素子を結像面上に移動することによって、像ブレを補正するブレ補正部と、
前記撮像装置の姿勢変化量を、所定の検出時間周期毎に検出するブレ検出部と、
前記ブレ検出部により、現時点である第１の時間に検出された第１の姿勢変化量、および前記第１の時間とは異なる時刻となる第２の時間、および第３の時間に検出された第２の姿勢変化量、および第３の姿勢変化量を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記第１の姿勢変化量と、前記第２の姿勢変化量と、前記第３の姿勢変化量に基づき、前記姿勢変化量の時間変化に基づく予め設定された定数である複数の係数値を有する近似関数に基づいて、前記第１の時間から所定時間後となる第４の時間での姿勢変化量の予測値である第４の姿勢変化量を算出する予測部と、
前記予測部により算出された第４の姿勢変化量に基づいて、前記被写体像の移動量である像ブレ量を算出するブレ量算出部と、
前記ブレ量算出部により算出された像ブレ量に基づいて、前記ブレ補正部による前記レンズ又は前記撮像素子の移動量を算出する駆動制御部と、
を備えており、前記複数の係数値は、前記第１の時間と、前記第２の時間との間の時間間隔、および前記第１の時間と、前記第３の時間との間の時間間隔によってそれぞれ決まる値であることを特徴とする像ブレ補正装置。
【請求項２】
撮像装置の姿勢変化に基づく像ブレを補正する像ブレ補正装置であって、
被写体像を結像する光学系と、
前記光学系によって結像された被写体像を撮像する撮像素子と、
前記光学系に含まれるレンズを光軸に対して垂直方向に移動すること、又は、前記撮像素子を結像面上に移動することによって、像ブレを補正するブレ補正部と、
前記撮像装置の姿勢変化量を、所定の検出時間周期毎に検出するブレ検出部と、
前記ブレ検出部によって検出された前記姿勢変化量に基づく前記被写体像の移動量である像面移動量を検出する像面移動量検出部と、
前記像面移動量検出部により、現時点である第１の時間に検出された第１の像面移動量、および前記第１の時間とは異なる時刻となる第２の時間、および第３の時間に検出された第２の像面移動量、および第３の像面移動量を保持する保持部と、
前記保持部に保持された第１の像面移動量と、第２の像面移動量と、第３の像面移動量に基づき、前記像面移動量の時間変化に基づく予め設定された定数である複数の係数値を有する近似関数に基づいて、前記第１の時間から所定時間後となる第４の時間での像面移動量の予測値である第４の像面移動量を算出する予測部と、
前記予測部により算出された前記第４の像面移動量に基づいて、前記ブレ補正部による前記レンズ又は前記撮像素子の移動量を算出する駆動制御部と、
を備えており、前記複数の係数値は、前記第１の時間と、前記第２の時間との間の時間間隔、および前記第１の時間と、前記第３の時間との間の時間間隔によってそれぞれ決まる値であることを特徴とする像ブレ補正装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の像ブレ補正装置であって、
前記予測部により算出される前記第４の時間での予測値は、前記ブレ検出部又は前記像面移動量検出部による検出が行われた時刻である前記第１の時間から前記ブレ補正部による補正が行われるまでの処理時間に相当する時間後の値であることを特徴とする像ブレ補正装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の像ブレ補正装置であって、
前記予測部が前記近似関数の算出の際に用いる３つの姿勢変化量又は像面移動量が前記ブレ検出部又は前記像面移動量検出部により検出された時刻である前記第１の時間と前記第２の時間の時間間隔および前記第１の時間と前記第３の時間の時間間隔は、所定の検出時間周期毎に対して２の累乗倍の時間であることを特徴とする像ブレ補正装置。
【請求項５】
請求項１記載の像ブレ補正装置であって、
前記ブレ検出部は、
前記光学系の光軸方向に対して垂直となる方向を回転軸としたピッチ方向、またはヨー方向の回転方向となる前記撮像装置の回転姿勢変化に伴う角速度を、前記所定の検出時間周期毎に検出する角速度センサと、 
前記光学系の光軸方向に対して垂直方向、または水平方向となる前記撮像装置の平行移動姿勢変化に伴う加速度を、所定の検出時間周期毎に検出する加速度センサと、
前記加速度センサが検出した加速度を積分演算して、前記撮像装置の平行移動姿勢変化に伴う移動速度を、所定の検出時間周期毎に算出する積分部と、
を有しており、
前記姿勢変化量は、前記角速度と前記移動速度からなる状態量であり、
前記保持部は、前記角速度センサにより、現時点である第１の時間に検出された第１の角速度と、前記第１の角速度とは異なる時刻となる第２の時間、および第３の時間に検出されたそれぞれの角速度である第２の角速度、および第３の角速度とを保持すると共に、前記第１の時間に前記積分部が算出した第１の移動速度と、前記第２の時間に算出された第２の移動速度と、および前記第３の時間に算出された第３の移動速度とを保持し、
前記予測部は、
前記保持部に保持された前記第１の角速度と、前記第２の角速度と、前記第３の角速度に基づき、前記角速度姿勢変化量の時間変化に基づく予め設定された係数値を有する近似関数に基づいて、前記第１の時間から所定時間後となる第４の時間での角速度姿勢変化量の予測値である第４の角速度を算出する角速度予測部と、
前記保持部に保持された前記第１の移動速度と、前記第２の移動速度と、前記第３の移動速度に基づき、前記移動速度の時間変化に基づく予め設定された係数値を有する近似関数に基づいて、前記第１の時間から所定時間後となる第４の時間での移動速度の予測値である第４の移動速度とを算出する速度予測部と、
を有し、
前記ブレ量算出部は、前記角速度予測部により算出された前記第４の角速度と、前記速度予測部によって算出された前記第４の移動速度からなる予測値に基づいて、像ブレ量を算出することを特徴とする像ブレ補正装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の像ブレ補正装置を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影時の手ブレに起因した像ブレに基づいて生じる画質劣化を補正する像ブレ補正装置、及び、その像ブレ補正装置を搭載した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、手ブレ補正機能を搭載したカメラが一般的になっている。このようなカメラでは、手持ち撮影時でも、撮影者が、特に手ブレを気にすることなく、像ブレの無い画像を撮影することができる。
【０００３】
一般的に、カメラの手ブレ補正機能の補正性能は、像ブレを補正可能なシャッター速度（露光時間）の値により示される。これは、手ブレ補正機能を実行させずに撮影される画像において手ブレによる像ブレの影響が見え始めるシャッター速度（手ブレ限界シャッター速度とも言う）と、手ブレ補正機能を実行させて撮影される画像において手ブレによる像ブレの影響が見え始めるシャッター速度との比率によって表される。
【０００４】
ところで、従来から知られている、カメラの手ブレ補正の仕組みは、例えば、次のとおりである。まず、手ブレ検知部に対応するジャイロセンサ等により、手ブレによるカメラ本体の姿勢変化に基づく像ブレ量（像面移動量）が検出される。そして、手ブレ検知部によって検出された像ブレ量から、像ブレ補正量が算出される。さらに、像ブレ補正を行う像ブレ補正部が、算出された像ブレ補正量に基づいて、光学系又は撮像素子を、手ブレ検知部によって検出された像ブレ量を打ち消す方向に移動させる。これにより、撮像面に発生する像ブレが抑制される。
【０００５】
しかしながら、手ブレ検知部によって像ブレ量が検出されてから、実際に像ブレが補正されるまで（光学系又は撮像素子の移動が行われるまで）には、応答遅延があり、この応答遅延が、手ブレ補正機能の補正性能を低下させる要因の一つになっている。
【０００６】
また、手ブレ補正機能の補正性能は、カメラの撮影光学系での焦点距離が長くなるほど低下する傾向がある。これは、焦点距離が長くなるほど手ブレにより発生する像面の移動量が大きくなるため、例えば、像ブレ補正部による光学系又は撮像素子の移動をより早く応答させる必要がある等、像面の移動量に合わせて像ブレを補正するための条件が厳しくなることによるものである。
【０００７】
従って、前述の応答遅延による影響も、焦点距離の長い望遠域での撮影の場合や、撮影倍率が大きくなる近接撮影の場合や、撮影者の手ブレの周波数が高い場合等には、更に大きくなる。
【０００８】
このような問題に対し、従来技術では、次のような方法がある。
例えば、特許文献１に開示の方法では、手ブレを検出する角速度センサと、検出されたブレ信号に対して第１の折点周波数よりも低い周波数のブレ信号を減衰処理するハイパスフィルタと、このハイパスフィルタにより処理された信号に対して、処理される前の信号の位相との位相ずれを補償する位相補償フィルタと、この位相補償フィルタによって、位相ズレが補償されたブレ信号に基づいて、撮像装置の像ブレを補正するブレ補正部とを有して、位相補償フィルタによって、ハイパスフィルタにより生じた位相ズレを相殺するように位相を変更することで、位相ズレによる補正性能の低下を防止するようにしている。
【０００９】
また、例えば、特許文献２に開示の方法では、一定周期でジャイロセンサの角速度出力を読み込み（サンプリングし）、時間積分演算を行って角速度の積分値を算出し、算出した積分値と前回積分値の差分から積分値の変化量を求め、変化量とブレ補正モジュールによって定まっている遅延時間及び制御時間に基づいて、レンズの光軸の傾きを相殺可能とするシフトレンズの移動量を得るために加算値を算出し、今回積算値に加算値を加算後の値を用いて、シフトレンズを移動するための制御値を演算し駆動することで、ブレの無い撮影画像を得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−１４５３５４号公報
【特許文献２】特開２００６−１３９０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前述の特許文献１に開示の方法は、ハイパスフィルタによる位相ズレに対する位相調整を行うものであり、補正量の演算に伴う遅延時間や、駆動部の応答遅延などによる遅延時間に伴う性能低下について考慮されていない。また、位相補償フィルタでは、特定の周波数範囲に対して位相補償がなされるだけであるため、カメラの手ブレ状態に生じる像ブレ信号のように、様々な周波数成分を含むものに対しては、完全に位相ズレ（遅れ）を補償しているとは言えない。
【００１２】
また、前述の特許文献２に開示の方法では、角速度を積分した補正量の変化量、つまり直前の角速度からの遅延時間に基づいた変化量を補正量に加算していることから、角速度の変化が少ない区間では演算誤差の少ない補正量が得られるが、角速度の変化が大きい区間では演算誤差の大きい補正量が得られる虞がある。また、原理的には、加算される変化量が直線近似で算出されるものであるため、前述の遅延時間が長くなると加算値の誤差が増大し、誤補正になる虞もある。
【００１３】
このように、特許文献１及び２に開示の方法では、様々な周波数が混在する手ブレにおいては、十分な手ブレ補正が行われているとは言えない。また、他の従来技術においても同様である。
【００１４】
本発明は、上記問題に着目しなされたものであり、手ブレ補正によって生じる遅延時間後の手ブレの状態を簡単な演算で高精度に予測することで、遅延時間を相殺し、高い補正性能を実現する手ブレ補正装置及びそれを搭載した撮像装置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】
【００１５】
本発明の第１の態様は、撮像装置の姿勢変化に基づく像ブレを補正する像ブレ補正装置であって、被写体像を結像する光学系と、前記光学系によって結像された被写体像を撮像する撮像素子と、前記光学系に含まれるレンズを光軸に対して垂直方向に移動すること、又は、前記撮像素子を結像面上に移動することによって、像ブレを補正するブレ補正部と、前記撮像装置の姿勢変化量を、所定の検出時間周期毎に検出するブレ検出部と、前記ブレ検出部により、現時点である第１の時間に検出された第１の姿勢変化量、および前記第１の時間とは異なる時刻となる第２の時間、および第３の時間に検出された第２の姿勢変化量、および第３の姿勢変化量を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記第１の姿勢変化量と、前記第２の姿勢変化量と、前記第３の姿勢変化量に基づき、前記姿勢変化量の時間変化に基づく予め設定された定数である複数の係数値を有する近似関数に基づいて、前記第１の時間から所定時間後となる第４の時間での姿勢変化量の予測値である第４の姿勢変化量を算出する予測部と、前記予測部により算出された第４の姿勢変化量に基づいて、前記被写体像の移動量である像ブレ量を算出するブレ量算出部と、前記ブレ量算出部により算出された像ブレ量に基づいて、前記ブレ補正部による前記レンズ又は前記撮像素子の移動量を算出する駆動制御部と、を備えており、前記複数の係数値は、前記第１の時間と、前記第２の時間との間の時間間隔、および前記第１の時間と、前記第３の時間との間の時間間隔によってそれぞれ決まる値である、像ブレ補正装置を提供する。
【００１６】
本発明の第２の態様は、撮像装置の姿勢変化に基づく像ブレを補正する像ブレ補正装置であって、被写体像を結像する光学系と、前記光学系によって結像された被写体像を撮像する撮像素子と、前記光学系に含まれるレンズを光軸に対して垂直方向に移動すること、又は、前記撮像素子を結像面上に移動することによって、像ブレを補正するブレ補正部と、前記撮像装置の姿勢変化量を、所定の検出時間周期毎に検出するブレ検出部と、前記ブレ検出部によって検出された前記姿勢変化量に基づく前記被写体像の移動量である像面移動量を検出する像面移動量検出部と、前記像面移動量検出部により、現時点である第１の時間に検出された第１の像面移動量、および前記第１の時間とは異なる時刻となる第２の時間、および第３の時間に検出された第２の像面移動量、および第３の像面移動量を保持する保持部と、前記保持部に保持された第１の像面移動量と、第２の像面移動量と、第３の像面移動量に基づき、前記像面移動量の時間変化に基づく予め設定された定数である複数の係数値を有する近似関数に基づいて、前記第１の時間から所定時間後となる第４の時間での像面移動量の予測値である第４の像面移動量を算出する予測部と、前記予測部により算出された前記第４の像面移動量に基づいて、前記ブレ補正部による前記レンズ又は前記撮像素子の移動量を算出する駆動制御部と、を備えており、前記複数の係数値は、前記第１の時間と、前記第２の時間との間の時間間隔、および前記第１の時間と、前記第３の時間との間の時間間隔によってそれぞれ決まる値である、像ブレ補正装置を提供する。
【００１８】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記予測部により算出される前記第４の時間での予測値は、前記ブレ検出部又は前記像面移動量検出部による検出が行われた時刻である前記第１の時間から前記ブレ補正部による補正が行われるまでの処理時間に相当する時間後の値である、像ブレ補正装置を提供する。
【００２０】
本発明の第４の態様は、第１又は第２の態様において、前記予測部が前記近似関数の算出の際に用いる３つの姿勢変化量又は像面移動量が前記ブレ検出部又は前記像面移動量検出部により検出された時刻である前記第１の時間と前記第２の時間の時間間隔および前記第１の時間と前記第３の時間の時間間隔は、所定の検出時間周期毎に対して２の累乗倍の時間である、像ブレ補正装置を提供する。
【００２１】
本発明の第５の態様は、第１の態様において、前記ブレ検出部は、前記光学系の光軸方向に対して垂直となる方向を回転軸としたピッチ方向、またはヨー方向の回転方向となる前記撮像装置の回転姿勢変化に伴う角速度を、前記所定の検出時間周期毎に検出する角速度センサと、前記光学系の光軸方向に対して垂直方向、または水平方向となる前記撮像装置の平行移動姿勢変化に伴う加速度を、所定の検出時間周期毎に検出する加速度センサと、前記加速度センサが検出した加速度を積分演算して、前記撮像装置の平行移動姿勢変化に伴う移動速度を、所定の検出時間周期毎に算出する積分部と、を有しており、前記姿勢変化量は、前記角速度と前記移動速度からなる状態量であり、前記保持部は、前記角速度センサにより、現時点である第１の時間に検出された第１の角速度と、前記第１の角速度とは異なる時刻となる第２の時間、および第３の時間に検出されたそれぞれの角速度である第２の角速度、および第３の角速度とを保持すると共に、前記第１の時間に前記積分部が算出した第１の移動速度と、前記第２の時間に算出された第２の移動速度と、および前記第３の時間に算出された第３の移動速度とを保持し、前記予測部は、前記保持部に保持された前記第１の角速度と、前記第２の角速度と、前記第３の角速度に基づき、前記角速度姿勢変化量の時間変化に基づく予め設定された係数値を有する近似関数に基づいて、前記第１の時間から所定時間後となる第４の時間での角速度姿勢変化量の予測値である第４の角速度を算出する角速度予測部と、前記保持部に保持された前記第１の移動速度と、前記第２の移動速度と、前記第３の移動速度に基づき、前記移動速度の時間変化に基づく予め設定された係数値を有する近似関数に基づいて、前記第１の時間から所定時間後となる第４の時間での移動速度の予測値である第４の移動速度とを算出する速度予測部と、を有し、前記ブレ量算出部は、前記角速度予測部により算出された前記第４の角速度と、前記速度予測部によって算出された前記第４の移動速度からなる予測値に基づいて、像ブレ量を算出する、像ブレ補正装置を提供する。
本発明の第６の態様は、第１乃至５の何れか一つの態様の像ブレ補正装置を備える撮像装置を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、手ブレ補正によって生じる遅延時間後の手ブレの状態を簡単な演算で高精度に予測することで、遅延時間を相殺し、高い補正性能を実現する手ブレ補正装置及びそれを搭載した撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】像ブレ補正に係る制御の流れと処理時間の一例を示す図である。
【図２】遅延時間後の手ブレの状態を予測する方法の一例を説明する図である。
【図３】第１の実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラの構成例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係るブレ補正マイコンの構成例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る角速度予測部の構成例を示す図である。
【図６】第１の実施形態に係る角速度予測部における、入力角速度の時間変化と予測角速度の時間変化との関係の一例を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係るブレ補正マイコンの構成例を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る補正量予測部の構成例を示す図である。
【図９】第２の実施形態に係る補正量予測部における、Ｘ方向又はＹ方向に係る、算出補正量の時間変化と予測補正量の時間変化との関係の一例を示す図である。
【図１０】第３の実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラの構成例を示す図である。
【図１１】第３の実施形態に係るブレ補正マイコンの構成例を示す図である。
【図１２】第３の実施形態に係る補正量演算部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の後述する各実施形態に係る像ブレ補正装置は、撮像装置の姿勢変化に基づく像ブレを補正する装置である。はじめに、各実施形態に係る像ブレ補正装置が行う像ブレ補正の概念を、図１及び図２を用いて説明する。
【００２５】
図１は、像ブレ補正に係る制御の流れと処理時間の一例を示す図である。
図１に示したように、像ブレ補正に係る制御の流れでは、まず、ジャイロセンサ等の角速度センサにより検出された角速度（手ブレに対応する角速度）に対して、ノイズを除去するためのローパスフィルタ処理や、ＤＣ成分を除去するためのハイパスフィルタ処理などの信号処理が行われる（Ｓ１）。続いて、Ｓ１で信号処理された角速度を時間積分して補正量を求める演算が行われる（Ｓ２）。続いて、Ｓ２での演算により求められた補正量に基づいて光学系又は撮像素子をアクチュエータにより移動させるための駆動制御が行われる（Ｓ３）。このような制御の流れによって、手ブレに起因する像ブレが補正される。
【００２６】
このような制御の流れにおいて、例えば、図１に示したように、Ｓ１の処理に１ｍｓを要し、Ｓ２の処理に０．５ｍｓを要し、Ｓ３の処理に０．５ｍｓを要するとすると、角速度センサにより角速度の検出が行われてから、アクチュエータによる光学系又は撮像素子の移動により像ブレが補正されるまでに、２ｍｓの処理時間を要することとなる。これは、すなわち、検出から補正されるまでに２ｍｓの遅延時間が生じることでもある。
【００２７】
そこで、後述の各実施形態に係る像ブレ補正装置では、その遅延時間後の手ブレの状態を予測することによって、遅延時間を実質的に０にし、より高い補正性能を実現するようにしている。
【００２８】
図２は、その遅延時間後の手ブレの状態を予測する方法の一例を説明する図であって、角速度の時間変化の一例を示すグラフでもある。ここでは、遅延時間が２ｍｓであるとし、その２ｍｓ後の手ブレの状態を予測する方法を説明する。また、ここでは、１ｍｓ周期で、角速度の検出および補正量の算出が行われるものとする。
【００２９】
図２において、ｔ＝０は最新の角速度が検出された時刻である基準時刻を示し、ｔが負となる時刻は基準時刻に対して過去となる時刻を示し、ｔが正となる時刻は基準時刻に対して未来となる時刻を示している。
【００３０】
図２に示したように、ｔ＝０に検出された角速度（最新の角速度）をω０とし、ｔ＝−４（ｔ＝０に対して４ｍｓ前の時刻）に検出された角速度をω１とし、ｔ＝−８（ｔ＝０に対して８ｍｓ前の時刻）に検出された角速度をω２として、その３つの角速度ω０、ω１、ω２を基に２次近似曲線を算出することによって、この２次近似曲線を基にｔ＝２（ｔ＝０に対して２ｍｓ後の時刻）の角速度ωestを予測することができる。
【００３１】
この場合、２次近似曲線の近似式は、３つの角速度ω０、ω１、ω２から、次式（１）の行列演算式により求めることができる。
【数１】
0006017381.tif 000002
【００３２】
なお、t０はω０が検出された時刻、t１はω１が検出された時刻、t２はω２が検出された時刻である。
ここで、ｔ＝Ｘｍｓ（ｔ＝０に対してＸｍｓ後の時刻）の角速度ωest_xは、２次近似係数を基に、次式（２）により求められる。
【００３３】
ωest_x＝Ｘ２ａ＋Ｘｂ＋ｃ      式（２）
式（１）における行列Ａの逆行列Ａ−１を求めると、次式（３）のようになる。
Ａ−１＝ （1/detＡ）adjＡ      式（３）
なお、detＡは行列Ａに対応する行列式、adjＡは行列Ａの余因子行列である。
【００３４】
ここで、t０、t１、t２、及び、ω０、ω１、ω２は既知の値であるため、２次近似係数ａ、ｂ、ｃは、逆行列Ａ−１に基づいて、次式（４）、（５）により算出することができる。
【数２】
0006017381.tif 000003
【００３５】
ここで、t０、t１、t２は既知の値であるため、式（４）は、次式（６）となる。
detＡ＝１２８      式（６）
さらに、t０、t１、t２と式（６）から、式（５）は、次式（７）、（８）、（９）のように、単純化することができる。
【００３６】
ａ＝(４ω０−８ω１＋４ω２)／１２８＝(ω０−２ω１＋ω２)／３２      式（７）
ｂ＝(４８ω０−６４ω１＋１６ω２)／１２８＝(３ω０−４ω１＋ω２)／８  式（８）
ｃ＝ω０      式（９）
【００３７】
これらの式（７）、（８）、（９）と式（２）から、２ｍｓ後（Ｘ＝２）の予測値である角速度ωestは、次式（１０）によって求めることができる。
ωest＝（７ω０−１０ω１＋３ω２）／８＋ω０      式（１０）
【００３８】
このようにして２ｍｓ後の角速度ωestを予測する場合には、角速度ω０、ω１、ω２が検出された時刻であるt０、t１、t２の時間間隔が２の累乗となることから、式（１０）における除算をシフト演算に置き換えることができる。そのため、演算負荷を抑えることができ、演算で生じる遅延時間の増加を抑えることができる。
【００３９】
なお、本例では、２次多項式の近似式を用いて予測を行う例を示したが、近似式はこれに限定されるものではない。但し、１次多項式の近似式を用いて予測を行う場合には、補正量の演算負荷が減少して演算時間の減少が見込まれるものの、予測値が時間的に単調変化することが必須条件となるため、誤差を少なく予測できる時間が短くなり、適用が限定されることに留意する必要がある。また、３次以上の多項式の近似式を用いて予測を行う場合には、より高精度な予測が可能になることが見込まれるものの、補正量の演算負荷が増大し、処理能力によっては演算時間の増加につながる虞があることに留意する必要がある。実験によれば、カメラの手ブレの周波数範囲が０．１〜数１０Ｈｚであり、これに対して数ｍｓ程度後の手ブレの状態を予測するのであれば、演算負荷の軽い２次多項式の近似式による予測で十分な精度が得られることが確認されている。
【００４０】
また、本例では、角速度を予測することで手ブレの状態を予測する例を示したが、角速度の代わりに像面移動量（撮像面に結像される被写体像の移動量）を同様にして予測することで手ぶれの状態を予測するようにしてもよい。あるいは、加速度センサを追加し、その加速度センサの出力を基に速度を同様にして予測して、角速度センサの出力を基に予測された角速度又は像面移動量と、加速度センサの出力を基に予測された速度とを組み合わせて手ブレの状態を予測するようにしてもよい。もしくは、角速度センサの代わりに加速度センサを備え、その加速度センサの出力を基に速度を同様にして予測することで手ブレの状態を予測するようにしてもよい。
【００４１】
以下では、一例として、角速度センサの出力を基に角速度を予測することで手ブレの状態を予測するようにした例を第１の実施形態に示し、角速度センサの出力を基に像面移動量を予測することで手ブレの状態を予測するようにした例を第２の実施形態に示し、角速度センサの出力を基に予測された角速度と加速度センサの出力を基に予測された速度とを組み合わせて手ブレの状態を予測するようにした例を第３の実施形態に示す。
【００４２】
＜第１の実施形態＞
図３は、本発明の第１の実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラの構成例を示す図である。
【００４３】
図３に示したように、カメラ１は、光学系２と、フォーカルプレーンシャッター（以下単にシャッターという）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、ブレ補正マイコン７と、角速度センサ８と、レリーズＳＷ（switch）９と、ＥＶＦ（Electronic View Finder）１０と、メモリカード１１を含む。なお、カメラ１は、撮像装置の一例である。
【００４４】
光学系２は、被写体像を結像する。より詳しくは、光学系２は、外部光軸方向からの光束を、撮像素子４の撮像面に、被写体像として結像させる。
シャッター３は、システムコントローラ６の制御の下、撮像素子４の前面で開閉動作を行うことで、撮像素子４を露光状態にしたり、遮光状態にしたりする。
【００４５】
撮像素子４は、システムコントローラ６の制御の下、光学系２によって撮像面に結像された被写体像を撮像して電気信号に変換する。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。
【００４６】
なお、本実施形態では、露光制御を機械式シャッターであるシャッター３により行っているが、これに限らず、撮像素子４への撮像制御信号を与えて露光制御する、いわゆる電子シャッターにより露光制御を行うようにしてもよい。
【００４７】
システムコントローラ６は、前述の映像信号の読み出しの他に、カメラ全体の機能に係る様々な制御を行う。例えば、撮像素子４から読み出した映像信号を、ＥＶＦ１０に表示可能な形式に変換して出力するための制御を行う。また、例えば、撮影時に読み出された映像信号を撮影画像としてメモリカード１１に記録するための制御を行う。なお、この制御は、レリーズＳＷ９の検出に応じて行われる。また、例えば、ブレ補正マイコン７と通信を行い統括した制御を行う。
【００４８】
ＥＶＦ１０は、液晶表示デバイス等の表示デバイスであり、例えば、システムコントローラ６から出力された映像信号を撮影者が視認できるように画像表示する。
レリーズＳＷ９は、ユーザが撮影操作を行う際に使用される操作部である。レリーズＳＷ９は、半押し操作（１ｓｔレリーズ）及び全押し操作（２ｎｄレリーズ）となる２段階の操作状態を区別して検出し、その検出結果に応じた信号をシステムコントローラ６へ出力する。
【００４９】
メモリカード１１は、カメラ１に着脱可能な不揮発性メモリであり、撮影画像等が記録される。
角速度センサ８（８ａ、８ｂ）は、カメラの姿勢変化に伴う回転運動を検出するセンサ（例えばジャイロセンサ）であり、回転運動時の角度の時間変化を角速度として検出し、ブレ補正マイコン７へ出力する。角速度センサ８ａは、カメラ１のＹａｗ方向の回転運動を検出するセンサであり、角速度センサ８ｂは、カメラ１のＰｉｔｃｈ方向の回転運動を検出するセンサである。なお、本実施形態において、角速度センサ８は、撮像装置の姿勢変化量を検出するブレ検出部の一例である。
【００５０】
ブレ補正マイコン７は、システムコントローラ６の制御の下、角速度センサ８（８ａ、８ｂ）の出力から、撮像素子４に結像された被写体像の移動量としてブレ量を算出し、そのブレ量を打ち消す方向に撮像素子４を移動させるための制御信号を駆動部５へ出力する。なお、この制御信号は、駆動部５から出力される位置検出信号に応じた撮像素子４の位置も考慮されている。
【００５１】
駆動部５は、撮像素子４を支持し、且つ、ブレ補正マイコン７の制御の下（ブレ補正マイコン７からの制御信号に応じて）、撮像素子４をＸ方向（水平方向）及びＹ方向（垂直方向）に移動させる。これにより、撮像素子４が、撮像面でのブレ量を打ち消す方向に移動し、撮影画像に発生するブレを防止することができる。また、駆動部５は、撮像素子４の位置を検出し、その位置検出信号をブレ補正マイコン７へ出力する。なお、駆動部５は、撮像素子４を結像面上（撮像面上）に移動することにより像ブレを補正するブレ補正部の一例である。
【００５２】
図４は、ブレ補正マイコン７の構成例を示す図である。
図４に示したように、ブレ補正マイコン７は、制御部７０と、信号処理部７１（７１ａ、７１ｂ）と、ドライバ７２と、ＡＤＣ（Analog / digital converter）７３と、ＳＩＯ（Serial Input / Output）７４を含む。また、制御部７０は、更に、基準算出部７０１（７０１ａ、７０１ｂ）と、減算部７０２（７０２ａ、７０２ｂ）と、角速度予測部７０３（７０３ａ、７０３ｂ）と、補正量演算部７０４と、駆動制御部７０５と、通信部７０６を含む。
【００５３】
信号処理部７１ａは、角速度センサ８ａの出力信号（角速度検出信号）であるアナログ信号に対し、アナログ／デジタル変換処理、ローパスフィルタ処理、ハイパスフィルタ処理を含む信号処理を行う。同様に、信号処理部７１ｂは、角速度センサ８ｂの出力信号（角速度検出信号）であるアナログ信号に対し、アナログ／デジタル変換処理、ローパスフィルタ処理、ハイパスフィルタ処理を含む信号処理を行う。信号処理部７１ａ、７１ｂの各々での信号処理は、所定のサンプリングレートに対応する周期で行われる。例えば、サンプリングレートを１ｋＨｚとした場合には、１ｍｓ周期で行われる。なお、信号処理部７１ａ、７１ｂの各々で行われる信号処理は、例えば、アナログ／デジタル変換処理のみとしてもよい。
【００５４】
基準算出部７０１ａは、信号処理部７１ａの出力信号を基に、基準値を算出する。なお、この基準値は、カメラ１が静止した状態であるときの角速度センサ８ａの出力信号に基づくものである。より詳しくは、カメラ１が静止した状態である所定時間の間に検出された角速度の値の平均値（時間平均値）を算出し、これを基準値としている。但し、基準値の算出方法は、これに限定されるものではなく、誤差の少ない基準値が算出されるのであれば何れの方法であってもよい。同様に、基準算出部７０１ｂは、信号処理部７１ｂの出力信号を基に、基準値を算出する。
【００５５】
減算部７０２ａは、信号処理部７１ａの出力信号（角速度）から基準算出部７０１ａの出力信号（基準値）を減算して、符合を持つ角速度の信号を出力する。同様に、減算部７０２ｂは、信号処理部７１ｂの出力信号（角速度）から基準算出部７０１ｂの出力信号（基準値）を減算して、符合を持つ角速度の信号を出力する。なお、角速度の符号は、検出された角速度の回転方向として取り扱うことができる。
【００５６】
角速度予測部７０３ａは、減算部７０２ａの出力信号（入力角速度ともいう）を基に、角速度の時間変化に基づく近似関数に基づいて、所定時間後の角速度（Ｙａｗ方向の角速度）の予測値（予測角速度ともいう）を算出する。同様に、角速度予測部７０３ｂは、減算部７０２ｂの出力信号（入力角速度ともいう）を基に、角速度の時間変化に基づく近似関数に基づいて、所定時間後の角速度（Ｐｉｔｃｈ方向の角速度）の予測値（予測角速度ともいう）を算出する。ここで、所定時間とは、例えば、角速度の検出が行われてから像ブレが補正されるまでの処理時間に相当する時間のことである。
【００５７】
より具体的には、角速度予測部７０３ａ、７０３ｂは、それぞれ、図５に示すように、保持バッファ７０３１と予測演算部７０３２を含む。ここでは、代表して、角速度予測部７０３ａを例に、説明する。
【００５８】
保持バッファ７０３１は、角速度センサ８ａにより異なる時刻に検出された３つ以上の角速度に対応する３つ以上の入力角速度を保持する。この場合、保持バッファ７０３１は、例えば、現時点から所定時間前の間に角速度センサ８ａにより検出された３つ以上の角速度に対応する３つ以上の入力角速度を保持する。ここで、その３つ以上の入力角速度は、例えば、最新の角速度が検出された時刻とその時刻に対して８ｍｓ前の時刻との間に１ｍｓ周期で検出された９つの角速度に対応する９つの入力角速度であり、１ｍｓ周期毎に更新される。なお、保持バッファ７０３１は、ブレ検出部により異なる時刻に検出された３つ以上の姿勢変化量を保持する保持部の一例である。
【００５９】
予測演算部７０３２は、保持バッファ７０３１に保持された３つ以上の入力角速度に基づき、角速度の時間変化に基づく近似関数に基づいて、所定時間後の角速度（Ｙａｗ方向の角速度）の予測値（予測角速度）を算出する。例えば、予測演算部７０３２は、保持バッファ７０３１に保持された３つの入力角速度ω０、ω１、ω２に基づき、角速度の時間変化に基づく近似関数である式（１０）に基づいて、遅延時間に相当する２ｍｓ後の角速度の予測値ωestを算出する。ここで、入力角速度ω０は、最新の角速度に対応する入力角速度であり、入力角速度ω１は、最新の角速度が検出された時刻に対して４ｍｓ（４周期）前の角速度に対応する入力角速度であり、入力角速度ω２は、最新の角速度が検出された時刻に対して８ｍｓ（８周期）前の角速度に対応する入力角速度である。
【００６０】
補正量演算部７０４は、角速度予測部７０３ａにより算出された予測値に基づいて、Ｘ方向の補正量（像ブレ量）を算出すると共に、角速度予測部７０３ｂにより算出された予測値に基づいて、Ｙ方向の補正量（像ブレ量）を算出する。より詳しくは、補正量演算部７０４は、例えば、後述の図１２に示す補正量演算部７０４に含まれる角度ブレ補正部７０４４の構成を有しており、角速度予測部７０３ａの出力信号（予測値）を時間積分して得られた値とレンズ特性に基づくパラメータ（焦点距離、像倍率）を用いて乗算演算を行うことで、Ｘ方向の補正量（像ブレ量）を算出すると共に、角速度予測部７０３ｂの出力信号（予測値）を時間積分して得られた値とレンズ特性に基づくパラメータ（焦点距離、像倍率）を用いて乗算演算を行うことで、Ｙ方向の補正量（像ブレ量）を算出する。
【００６１】
駆動制御部７０５は、補正量演算部７０４により算出されたＸ方向の補正量（像ブレ量）に基づいて、駆動部５による撮像素子４のＸ方向の移動量を算出すると共に、補正量演算部７０４により算出されたＹ方向の補正量（像ブレ量）に基づいて、駆動部５による撮像素子４のＹ方向の移動量を算出すること等を行う。より詳しくは、駆動制御部７０５は、例えば、補正量演算部７０４により算出されたＸ方向の補正量及びＹ方向の補正量に基づいて、駆動部５による撮像素子４の移動目標位置を決定し、その移動目標位置と、駆動部５から出力される位置検出信号に応じた信号とに基づいて、フィードバック制御を行いつつ駆動部５により撮像素子４を目標位置まで移動させるための駆動信号を出力する。なお、駆動制御部７０５は、このように、クローズドループ制御により撮像素子４の移動を制御するものであるが、例えば、オープンループ制御により撮像素子４の移動を制御するようにしてもよい。
【００６２】
ドライバ７２は、駆動制御部７０５からの駆動信号を、駆動部５を駆動する信号形態に変換して出力する。これにより、入力された駆動信号に応じて駆動部５により撮像素子４の移動が行われ、結果として、撮影画像に発生するブレの防止が行われる。
【００６３】
ＡＤＣ７３は、駆動部５から出力される位置検出信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換して、駆動制御部７０５へ出力する。
通信部７０６は、シリアル入出力インタフェースであるＳＩＯ７４を制御して、外部デバイス（システムコントローラ６）との間で通信（例えばコマンドの送受等）を行う。
【００６４】
このように、図４及び図５を用いて説明したブレ補正マイコン７によって、所定時間後（例えば２ｍｓ後）の角速度を予測し、その予測に基づいて像ブレを補正することで、例えば図１を用いて説明した検出から補正までの遅延時間による応答遅れの影響を補償することができる。
【００６５】
図６は、角速度予測部７０３（７０３ａ又は７０３ｂ）における、入力角速度の時間変化と予測角速度の時間変化との関係の一例を示す図である。
図６において、任意の時刻における予測角速度は、その時刻の入力角速度を最新の角速度に対応する入力角速度ω０とし、その最新の角速度が検出された時刻に対して４ｍｓ（４周期）前の角速度に対応する入力角速度をω１とし、その最新の角速度が検出された時刻に対して８ｍｓ（８周期）前の角速度に対応する入力角速度をω２としたときに、式（１０）に基づいて、角速度予測部７０３により算出された２ｍｓ後（その最新の角速度が検出された時刻に対して２ｍｓ（２周期）後）の角速度の予測値である。
【００６６】
図６に示したように、角速度予測部７０３による演算によって、予測角速度の時間変化は、入力角速度の時間変化に対して２ｍｓ進んだ状態となる。
なお、予測角速度と２ｍｓ後の角速度との差である予測誤差が、現在の角速度と２ｍｓ後の角速度との差に対して十分小さいのであれば、遅延による補正性能の低下が小さくなることは自明である。
【００６７】
以上、本実施形態に係る像ブレ補正装置によれば、簡単な計算によって所定時間後（例えば２ｍｓ後）の角速度を予測し、その予測値に基づいて補正量を算出することによって、演算時間の増加を抑えて、ブレの検出から補正までの遅延時間を短縮できるので、応答遅延による補正性能の低下を防止することができる。
【００６８】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラは、第１の実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラに対して、ブレ補正マイコンの構成及び動作が異なっている。そこで、本実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラの説明では、その異なる点を中心に説明する。なお、本実施形態では、第１の実施形態で説明した構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して説明する。
【００６９】
本実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラ１の構成は、図３に示したカメラ１の構成と同様であるので、ここでは説明を割愛する。
図７は、本実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラ１に含まれるブレ補正マイコン７の構成例を示す図である。
【００７０】
図７に示したブレ補正マイコン７は、図４に示したブレ補正マイコン７に対して、次の点が異なる。それは、図７に示したブレ補正マイコン７では、図４に示したブレ補正マイコン７に含まれる角速度予測部７０３（７０３ａ、７０３ｂ）及び補正量演算部７０４が、補正量演算部７０７及び補正量予測部７０８に置き換えられた点である。
【００７１】
補正量演算部７０７は、例えば、後述の図１２に示す補正量演算部７０４に含まれる角度ブレ補正部７０４４の構成を有しており、減算部７０２ａの出力信号（角速度）を時間積分して得られた値とレンズ特性に基づくパラメータ（焦点距離、像倍率）を用いて乗算演算を行うことで、Ｘ方向の補正量（像面移動量）を算出すると共に、減算部７０２ｂの出力信号（角速度）を時間積分して得られた値とレンズ特性に基づくパラメータ（焦点距離、像倍率）を用いて乗算演算を行うことで、Ｙ方向の補正量（像面移動量）を算出する。なお、本実施形態において、補正量演算部７０７は、撮像装置の姿勢変化に基づく像面移動量を検出するブレ検出部の一例である。
【００７２】
補正量予測部７０８は、補正量演算部７０７の出力信号（Ｘ方向の算出補正量）を基に、補正量の時間変化に基づく近似関数に基づいて、所定時間後のＸ方向の補正量（像面移動量）の予測値（予測補正量ともいう）を算出すると共に、補正量演算部７０７の出力信号（Ｙ方向の算出補正量）を基に、補正量の時間変化に基づく近似関数に基づいて、所定時間後のＹ方向の補正量（像面移動量）の予測値（予測補正量ともいう）を算出する。ここで、所定時間とは、例えば、角速度の検出又は像面移動量の算出が行われてから像ブレが補正されるまでの処理時間に相当する時間のことである。
【００７３】
より具体的には、補正量予測部７０８は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに対して、図８に示すように、保持バッファ７０８１と予測演算部７０８２を含む。ここでは、代表して、Ｘ方向に対する、保持バッファ７０８１と予測演算部７０８２を例に、説明する。
【００７４】
保持バッファ７０８１は、補正量演算部７０７により異なる時刻に算出された３つ以上のＸ方向の補正量を保持する。この場合、保持バッファ７０８１は、例えば、現時点から所定時間前の間に補正量演算部７０７により算出された３つ以上のＸ方向の補正量を保持する。ここで、その３つ以上のＸ方向の補正量は、例えば、Ｘ方向の最新の補正量が算出された時刻とその時刻に対して８ｍｓ前の時刻との間に１ｍｓ周期で算出された９つのＸ方向の補正量であり、１ｍｓ周期毎に更新される。なお、保持バッファ７０８１は、ブレ検出部により異なる時刻に検出された３つ以上の像面移動量を保持する保持部の一例である。
【００７５】
予測演算部７０８２は、保持バッファ７０８１に保持された３つ以上のＸ方向の補正量に基づき、補正量の時間変化に基づく近似関数に基づいて、所定時間後のＸ方向の補正量の予測値を算出する。例えば、予測演算部７０８２は、保持バッファ７０８１に保持された３つのＸ方向の補正量に基づき、補正量の時間変化に基づく近似関数に基づいて、遅延時間に相当する２ｍｓ後のＸ方向の補正量の予測値を算出する。ここで、保持バッファ７０８１に保持された３つのＸ方向の補正量は、最新のＸ方向の補正量と、その最新のＸ方向の補正量が算出された時刻に対して４ｍｓ（４周期）前に算出されたＸ方向の補正量と、その最新のＸ方向の補正量が算出された時刻に対して８ｍｓ（８周期）前に算出されたＸ方向の補正量である。また、補正量の時間変化に基づく近似関数は、式（１０）の導出方法と同様にして導出された２次多項式の近似式である。
【００７６】
図７に示したブレ補正マイコン７のその他の構成は、図４に示したブレ補正マイコン７と同様であるので、ここでは説明を割愛する。
このように、図７及び図８を用いて説明したブレ補正マイコン７によって、所定時間後（例えば２ｍｓ後）の補正量（像面移動量）を予測し、その予測に基づいて像ブレを補正することで、例えば図１を用いて説明した検出から補正までの遅延時間による応答遅れの影響を補償することができる。
【００７７】
図９は、補正量予測部７０８における、Ｘ方向又はＹ方向に係る、算出補正量の時間変化と予測補正量の時間変化との関係の一例を示す図である。
図９において、任意の時刻における予測補正量は、その時刻の算出補正量（最新の補正量とする）と、その最新の補正量が算出された時刻に対して４ｍｓ（４周期）前の算出補正量と、その最新の補正量が算出された時刻に対して８ｍｓ（８周期）前の算出補正量とを用いて、補正量の時間変化に基づく近似関数（式（１０）の導出方法と同様にして導出された二次多項式の近似式）に基づいて、補正量予測部７０８により算出された２ｍｓ後（その最新の補正量が算出された時刻に対して２ｍｓ（２周期）後）の補正量の予測値である。
【００７８】
図９に示したように、補正量予測部７０８による演算によって、予測補正量の時間変化は、算出補正量の時間変化に対して２ｍｓ進んだ状態となる。
以上、本実施形態に係る像ブレ補正装置によれば、角速度センサ８の出力信号に基づいて算出された補正量（像面移動量）を基に、簡単な計算により所定時間後（例えば２ｍｓ後）の補正量（像面移動量）を予測することによって、演算時間の増加を抑えて、ブレの検出から補正までの遅延時間を短縮できるので、応答遅延による補正性能の低下を防止することができる。
【００７９】
また、本実施形態に係る像ブレ補正装置によれば、補正量演算部７０７により時間積分等が行われた後に補正量予測部７０８による予測値の算出が行われることから、仮に、減算部７０２の出力信号に高周波ノイズが重畳されていたとしても、補正量演算部７０７による時間積分によって、その高周波ノイズの影響が軽減され、その高周波ノイズによる予測誤差の増大を防止することができる。これは、補正量演算部７０７による時間積分の演算では、積分回路のゲイン伝達特性と同様に、周波数に反比例して伝達特性のゲイン（利得）が変化するため、仮に、減算部７０２の出力信号に高周波ノイズが重畳されていたとしても、その高周波ノイズが抑制されるからである。
【００８０】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラは、第１の実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラに対して、更に加速度センサを備える点と、それに伴いブレ補正マイコンの構成及び動作が異なっている。そこで、本実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラの説明では、その異なる点を中心に説明する。なお、本実施形態では、第１の実施形態で説明した構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して説明する。
【００８１】
図１０は、本実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラの構成例を示す図である。
図１０に示したカメラ１は、図３に示したカメラ１に対して、更に、加速度センサ１２を含む点が異なる。加速度センサ１２は、カメラ１のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれの方向の加速度を検出し、ブレ補正マイコン７へ出力する。なお、カメラ１のＺ方向はカメラ１の光軸方向であり、カメラ１のＸ方向はカメラ１の水平方向であり、カメラ１のＹ方向はカメラ１の垂直方向である。
【００８２】
図１０に示したカメラ１のその他の構成は、図３に示したカメラ１と同様であるので、ここでは説明を割愛する。
図１１は、本実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラ１に含まれるブレ補正マイコン７の構成例を示す図である。
【００８３】
図１１に示したブレ補正マイコン７は、図４に示したブレ補正マイコン７に対して、更に、ＳＩＯ７５を含むと共に、制御部７０が、更に、加速度読出部７０９と、積分演算部７１０（７１０ａ、７１０ｂ）と、速度予測部７１１（７１１ａ、７１１ｂ）を含む点が、異なる。
【００８４】
加速度読出部７０９は、シリアル入出力インタフェースであるＳＩＯ７５を制御して、加速度センサ１２の出力信号を読み出し、その出力信号から、Ｘ方向の加速度とＹ方向の加速度を取得する。なお、加速度センサ１２の出力信号はデジタル信号である。また、加速度センサ１２の出力信号は、加速度センサ１２の内部にて、既に、基準値が減算されている。ここで、基準値とは、例えば、カメラ１に加速度が与えられていない状態（例えば静止状態）である所定時間の間に加速度センサ１２で検出された加速度の値の平均値（時間平均値）である。これにより、加速度センサ１２の出力信号に係る加速度の値は、カメラ１に加速度が与えられていない状態では０となる。また、加速度センサ１２の出力信号に係る加速度の値は、カメラ１に加速度が与えられている状態では、その方向に応じた符号を持つ。
【００８５】
なお、本実施形態では、このように、加速度センサ１２の出力信号がＳＩＯ７５を介して加速度読出部７０９に入力される構成であるが、例えば、加速度センサ１２の代わりに、出力信号としてアナログ信号を出力する加速度センサを設けると共に、ＳＩＯ７５の代わりにＡＤＣを設ける構成としてもよい。
【００８６】
積分演算部７１０ａは、加速度読出部７０９で取得されたＸ方向の加速度を時間積分して、Ｘ方向の移動速度を算出する。同様に、積分演算部７１０ｂは、加速度読出部７０９で取得されたＹ方向の加速度を時間積分して、Ｙ方向の移動速度を算出する。
【００８７】
速度予測部７１１ａは、積分演算部７１０ａの出力信号（Ｘ方向の移動速度）を基に、移動速度の時間変化に基づく近似関数に基づいて、所定時間後のＸ方向の移動速度の予測値を算出する。同様に、速度予測部７１１ｂは、積分演算部７１０ｂの出力信号（Ｙ方向の移動速度）を基に、移動速度の時間変化に基づく近似関数に基づいて、所定時間後のＹ方向の移動速度の予測値を算出する。なお、速度予測部７１１（７１１ａ、７１１ｂ）での予測値の算出は、角速度予測部７０３（７０３ａ、７０３ｂ）での予測値の算出と同様にして行われる。但し、その予測値は、角速度予測部７０３とタイミングが合うように同期して算出されなければならない。例えば、加速度読出部７０９による読み出し時間が、信号処理部７１での処理時間よりも１ｍｓ程度長くなってしまう場合には、角速度予測部７０３（７０３ａ、７０３ｂ）が所定時間後の値（角速度）を予測していることから、速度予測部７１１（７１１ａ、７１１ｂ）は、その所定時間に上記の１ｍｓを加算した時間後の値（速度）を予測するようにすることが望ましい。例えば、角速度予測部７０３（７０３ａ、７０３ｂ）が２ｍｓ後の値（角速度）を予測している場合には、速度予測部７１１（７１１ａ、７１１ｂ）は、その２ｍｓに上記の１ｍｓを加算した３ｍｓ後の値（速度）を予測するようにすることが望ましい。
【００８８】
このような構成に伴い、図１１に示した補正量演算部７０４は、角速度予測部７０３ａにより算出された予測値と速度予測部７１１ａにより算出された予測値とに基づいて、Ｘ方向の補正量（像ブレ量）を算出すると共に、角速度予測部７０３ｂにより算出された予測値と速度予測部７１１ｂにより算出された予測値とに基づいて、Ｙ方向の補正量（像ブレ量）を算出する。
【００８９】
図１１に示したブレ補正マイコン７のその他の構成は、図４に示したブレ補正マイコン７と同様であるので、ここでは説明を割愛する。
図１２は、図１１に示した補正量演算部７０４の構成例を示す図である。
【００９０】
図１２に示したように、補正量演算部７０４は、積分演算部７０４１（７０４１ａ、７０４１ｂ、７０４１ｃ、７０４１ｄ）と、乗算器７０４２（７０４２ａ、７０４２ｂ、７０４２ｃ、７０４２ｄ）と、加算部７０４３（７０４３ａ、７０４３ｂ）を含む。
【００９１】
なお、この補正量演算部７０４において、積分演算部７０４１ａ、７０４１ｂと、乗算器７０４２ａ、７０４２ｂは、角度ブレ補正部７０４４の構成要素でもある。また、積分演算部７０４１ｃ、７０４１ｄと、乗算器７０４２ｃ、７０４２ｄは、平行ブレ補正部７０４５の構成要素でもある。
【００９２】
角度ブレ補正部７０４４において、積分演算部７０４１ａは、角速度予測部７０３ａの出力信号（予測値（Ｙａｗ方向の角速度））を時間積分してカメラ１の回転に伴うＹａｗ方向の角度変化量を求める。同様に、積分演算部７０４１ｂは、角速度予測部７０３ｂの出力信号（予測値（Ｐｉｔｃｈ方向の角速度））を時間積分してカメラ１の回転に伴うＰｉｔｃｈ方向の角度変化量を求める。
【００９３】
乗算器７０４２ａは、積分演算部７０４１ａにより求められたＹａｗ方向の角度変化量と、例えばシステムコントローラ６から与えられるレンズ特性に基づくパラメータ（焦点距離、像倍率）とを用いて、次式（１１）の乗算式により、撮像面でのＸ方向のブレ量（像面移動量）を算出する。
【００９４】
δ＝（１＋β）×ｆ×ｔａｎθ      式（１１）
但し、δ：像面移動量
ｆ：焦点距離
θ：角度変化量
β：像倍率（被写体像の大きさに対する、結像面の大きさの比）
【００９５】
なお、式（１１）から明らかなように、焦点距離（ｆ）及び又は像倍率（β）の値が大きくなるほど、単位時間当たりの像面移動量（δ）が大きくなる。これは、カメラ１の姿勢変化が同じであっても、同様である。このことから、高周波で振幅の小さいブレであっても、焦点距離（ｆ）が長くなる望遠撮影や像倍率（β）が大きくなる近接撮影等といった条件によっては、そのブレが無視できないものとなり、予測による遅延短縮の効果は大きくなると言える。
【００９６】
乗算器７０４２ｂは、乗算器７０４２ａと同様に、積分演算部７０４１ｂにより求められたＰｉｔｃｈ方向の角度変化量と、例えばシステムコントローラ６から与えられるレンズ特性に基づくパラメータ（焦点距離、像倍率）とを用いて、式（１１）の乗算式により、撮像面でのＹ方向のブレ量（像面移動量）を算出する。
【００９７】
一方、平行ブレ補正部７０４５において、積分演算部７０４１ｃは、速度予測部７１１ａの出力信号（予測値（Ｘ方向の速度））を時間積分してカメラ１の平行移動に伴うＸ方向の平行移動量を求める。同様に、積分演算部７０４１ｄは、速度予測部７１１ｂの出力信号（予測値（Ｙ方向の速度））を時間積分してカメラ１の平行移動に伴うＹ方向の平行移動量を求める。乗算器７０４２ｃは、積分演算部７０４１ｃにより求められたＸ方向の平行移動量に、例えばシステムコントローラ６から与えられるレンズ特性に基づくパラメータ（像倍率）を乗算して、撮像面でのＸ方向のブレ量（像面移動量）を算出する。同様に、乗算器７０４２ｄは、積分演算部７０４１ｄにより求められたＹ方向の平行移動量に、例えばシステムコントローラ６から与えられるレンズ特性に基づくパラメータ（像倍率）を乗算して、撮像面でのＹ方向のブレ量（像面移動量）を算出する。
【００９８】
加算部７０４３ａは、乗算器７０４２ａにより算出されたＸ方向のブレ量（像面移動量）と、乗算器７０４２ｃにより算出されたＸ方向のブレ量（像面移動量）とを加算して出力する。同様に、加算部７０４３ｂは、乗算器７０４２ｂにより算出されたＹ方向のブレ量（像面移動量）と、乗算器７０４２ｄにより算出されたＹ方向のブレ量（像面移動量）とを加算して出力する。
【００９９】
以上、本実施形態に係る像ブレ補正装置によれば、所定時間後の角速度を予測すると共に所定時間後の速度を予測して、それらの予測値に基づいて補正量を算出するようにしたことによって、角度ブレ及び並進ブレ共に、応答遅延による補正性能の低下を防止することができる。
【０１００】
なお、本実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラ１は、第１の実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラ１に対して、更に加速度センサ１２を備える点と、それに伴いブレ補正マイコン７の構成及び動作が異なるものであったが、例えば、第２の実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラ１に対して、更に加速度センサ１２を備える点と、それに伴いブレ補正マイコン７の構成及び動作が異なるものとしてもよい。この場合、例えば、図１１に示した、加速度センサ１２から速度予測部７１１（７１１ａ、７１１ｂ）までの構成が、図７に示した構成に追加されると共に、その速度予測部７１１（７１１ａ、７１１ｂ）の出力が図７に示した補正量予測部７０８の出力に加算されて駆動制御部７０５に入力されるようになる。
【０１０１】
以上、第１乃至第３の実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラについて説明したが、各実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラは種々の変形が可能である。
例えば、各実施形態に係る像ブレ補正装置を含むカメラにおいて、駆動部５は、撮像素子４を結像面上に移動させることによって像ブレを補正するものであったが、その代わりに、光学系２に含まれるレンズを光軸に対して垂直方向に移動させることによって像ブレを補正するようにしてもよい。なお、この場合の駆動部５は、光学系に含まれるレンズを光軸に対して垂直方向に移動することによって像ブレを補正するブレ補正部の一例である。
【０１０２】
本発明は、上記実施形態をそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、様々の発明を形成できる。例えば、実施形態にしめされる全構成要素のいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１            カメラ
２            光学系
３            シャッター
４            撮像素子
５            駆動部
６            システムコントローラ
７            ブレ補正マイコン
８            角速度センサ
９            レリーズＳＷ
１０          ＥＶＦ
１１          メモリカード
１２          加速度センサ
７０          制御部
７１          信号処理部
７２          ドライバ
７３          ＡＤＣ
７４、７５    ＳＩＯ
７０１        基準算出部
７０２        減算部
７０３        角速度予測部
７０４        補正量演算部
７０５        駆動制御部
７０６        通信部
７０７        補正量演算部
７０８        補正量予測部
７０９        加速度読出部
７１０        積分演算部
７１１        速度予測部
７０３１      保持バッファ
７０３２      予測演算部
７０４１      積分演算部
７０４２      乗算器
７０４３      加算部
７０４４      角度ブレ補正部
７０４５      平行ブレ補正部
７０８１      保持バッファ
７０８２      予測演算部
【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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