(57)【要約】【課題】好適なブレ補正を行うことができるブレ補正装置及び光学機器を提供する。【解決手段】カメラの角度ブレを検出する角速度センサ１２Ｂと、カメラの並進ブレを検出する加速度センサ１２Ａと、カメラの支持状態が手持ちであるか三脚固定であるかの支持状態を判定する支持状態判定部３４と、支持状態判定部３４の判定結果に基づいて、支持状態が手持ちと判定された場合（Ｓ９：ＮＯ）には、角度ブレ及び並進ブレの両方を用いたブレ補正を行い（Ｓ１０）、支持状態が三脚固定と判定された場合（Ｓ９：ＹＥＳ）には、角度ブレのみを用いたブレ補正を行う（Ｓ１１）ブレ補正制御部（２）とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラの角度ブレを検出する第１検出部と、
カメラの並進ブレを検出する第２検出部と、
カメラの支持状態が手持ちであるか三脚固定であるかの支持状態を判定する支持状態判定部と、
前記支持状態判定部の判定結果に基づいて、前記支持状態が手持ちと判定された場合には、前記角度ブレ及び前記並進ブレの両方を用いたブレ補正を行い、前記支持状態が三脚固定と判定された場合には、前記角度ブレのみを用いたブレ補正を行うブレ補正制御部と、
を備えたブレ補正装置。
【請求項２】
請求項１に記載のブレ補正装置において、
前記支持状態判定部は、前記第１検出部の検出結果に基づいて、三脚固定であると判定すること、
を特徴とするブレ補正装置。
【請求項３】
請求項１に記載のブレ補正装置において、
前記支持状態判定部は、前記第２検出部の検出結果に基づいて、三脚固定であると判定すること、
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までのいずれか１項に記載のブレ補正装置において、
手持ちか三脚固定かの操作が可能な支持状態操作部を備え、
前記支持状態判定部は、前記支持状態操作部の操作に基づいて、支持状態を判定すること、
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までのいずれか１項に記載のブレ補正装置において、
撮影倍率を検出する撮影倍率検出部を備え、
前記ブレ補正制御部は、前記撮影倍率検出部の検出結果に基づいて、前記角度ブレと前記並進ブレの重みを変えてブレ補正を行うこと、
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までのいずれか１項に記載のブレ補正装置を備えた光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレ補正装置及び光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高倍率撮影時には、角度ブレに加えて並進ブレの影響が大きくなる。しかし、角速度センサのみでは、この並進ブレを正しく検出することができず、高精度のブレ補正制御を行えなかった。このため、以下のような技術が提案されている。
１．高倍率撮影時のブレ補正効果向上のため、カメラに加わった角速度、加速度を検出し、角度ブレと並進ブレの補正を行うもの（例えば、特許文献１）。
２．角度ブレ、並進ブレ、角度ブレと並進ブレを補正するモードを備えるもの（例えば、特許文献２）。
３．ブレ補正開始直後は、角度ブレのみを補正し、一定時間経過後に並進ブレ補正も開始するもの（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７０６４４号公報
【特許文献２】特開２００６−１４５７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、高倍率撮影時であっても、カメラを三脚に固定した際には、並進ブレは無視できるほど小さい。ところが、加速度センサの出力には、ゆらぎやドリフトが存在し、実際にはブレが生じていないはずのカメラの動きを誤認識し、ブレ補正効果が低下するという課題があった。
【０００５】
本発明の課題は、好適なブレ補正を行うことができるブレ補正装置及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】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、カメラの角度ブレを検出する第１検出部（１２Ｂ）と、カメラの並進ブレを検出する第２検出部（１２Ａ）と、カメラの支持状態が手持ちであるか三脚固定であるかの支持状態を判定する支持状態判定部（３４）と、前記支持状態判定部の判定結果に基づいて、前記支持状態が手持ちと判定された場合には、前記角度ブレ及び前記並進ブレの両方を用いたブレ補正を行い、前記支持状態が三脚固定と判定された場合には、前記角度ブレのみを用いたブレ補正を行うブレ補正制御部（２，Ｓ９）と、を備えたブレ補正装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載のブレ補正装置において、前記支持状態判定部（３４）は、前記第１検出部（１２Ｂ）の検出結果に基づいて、三脚固定であると判定すること、を特徴とするブレ補正装置である。
請求項３の発明は、請求項１に記載のブレ補正装置において、前記支持状態判定部（３４）は、前記第２検出部（１２Ａ）の検出結果に基づいて、三脚固定であると判定すること、を特徴とするブレ補正装置である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のブレ補正装置において、手持ちか三脚固定かの操作が可能な支持状態操作部（４０）を備え、前記支持状態判定部は、前記支持状態操作部の操作に基づいて、支持状態を判定すること、を特徴とするブレ補正装置である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のブレ補正装置において、撮影倍率を検出する撮影倍率検出部（３７）を備え、前記ブレ補正制御部は、前記撮影倍率検出部の検出結果に基づいて、前記角度ブレと前記並進ブレの重みを変えてブレ補正を行うこと、を特徴とするブレ補正装置である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のブレ補正装置を備えた光学機器（１）である。
なお、符号を付して説明した構成は、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してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、好適なブレ補正効果が得られるブレ補正装置及び光学機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のカメラの実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明によるブレ補正装置の実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明によるブレ補正装置の実施形態のカメラ座標系を説明する図である。
【図４】本発明によるブレ補正装置の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明によるブレ補正装置の実施形態の支持状態判定方法を説明する線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明のカメラの実施形態を模式的に示す断面図である。
カメラ１は、デジタル一眼レフカメラであり、カメラ筐体１Ａと、このカメラ筐体１Ａに対して着脱自在に装着されるレンズ鏡筒１Ｂとを備えている。
ＣＰＵ２は、ズーム群４、フォーカス群５、ブレ補正群６等のレンズ群の移動量演算や、カメラ１の全体の制御を行う中央処理装置である。
撮像素子３は、撮影レンズ（４，５，６）により形成された被写体像を撮像する素子であり、被写体光を露光して電気的な画像信号に変換し、信号処理回路１５へ出力する。撮像素子３は、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの素子により構成されている。 
【００１０】
ズーム群４は、ズーム群駆動機構７により駆動され、光軸方向に沿って移動することにより、像の倍率を連続的に変化させるレンズ群である。フォーカス群５は、フォーカス群駆動機構８により駆動され、光軸方向に移動して、焦点を合わせるレンズ群である。ブレ補正群６は、ブレ補正群駆動機構９により光学的にブレ補正駆動され、光軸に垂直な面上で可動なレンズ群である。
【００１１】
絞り１０は、絞り駆動機構１１に駆動され、撮影レンズ（４，５，６）を通過する被写体光の光量を制御する機構である。
加速度センサ１２Ａ、角速度センサ１２Ｂは、それぞれセンサユニットに生じる振れの加速度、角速度を検出するセンサである。
【００１２】
記録媒体１３は、撮像された画像データを記録するための媒体であり、ＳＤカード、ＣＦカード等が使用される。
ＥＥＰＲＯＭ１４は、加速度センサ１２Ａのゲイン値などの調整値情報、レンズ鏡筒固有の情報等を記憶するメモリであって、ＣＰＵ２に出力する。
信号処理回路１５は、撮像素子３からの出力を受けて、ノイズ処理やＡ／Ｄ変換等の処理を行う回路である。
ＡＦセンサ１６は、ＡＦ（自動焦点調節）を行うためのセンサであって、ＣＣＤ等を用いることができる。
レリーズスイッチ１７は、カメラ１の撮影操作を行う部材であって、シャッタ駆動のタイミング等を操作するスイッチである。
【００１３】
背面液晶１８は、カメラ１のカメラ筐体１Ａの背面に設けられ、撮像素子３で撮影した被写体像（再生画像、ライブビュー画像）や操作に関連した情報（メニュー）などを表示するカラー液晶ディスプレイである。
シャッタ２０は、ミラー１９の後方に配置されている。シャッタ２０には、ミラー１９が上へ回転して撮影可能状態となったときに、被写体光が入射される。シャッタ２０は、レリーズスイッチ１７などによる撮影指示に応じてシャッタ幕を走行させ、撮像素子３に入射する被写体光を制御する。
【００１４】
図２は、本発明によるブレ補正装置の実施形態を示すブロック図である。
図３は、本発明によるブレ補正装置の実施形態のカメラ座標系を説明する図である。
加速度センサ１２Ａは、図３（Ａ）に示すように、カメラ１のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に感度を有する加速度を検出するＧセンサなどである。この実施形態では、撮像素子３の撮像面と撮影レンズ（４，５，６）の光軸との交点を直交座標の原点Ｏとし、撮影レンズ（４，５，６）の光軸をＺ軸、撮像素子３の撮像面をＸＹ平面として表している。
角速度センサ１２Ｂは、Ｘ軸回り（Ｐｉｔｃｈ）、Ｙ軸回り（Ｙａｗ）、Ｚ軸回り（Ｒｏｌｌ）の角速度を検出する振動ジャイロ等のセンサである。
【００１５】
加速度センサ１２Ａの出力値には、並進運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１の回転運動によってカメラ１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センサ１２Ａ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、加速度センサ１２Ａ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、加速度センサ１２Ａの出力値から重力加速度成分を除去し、並進運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。
【００１６】
この重力加速度成分を演算するために、カメラ１は、初期姿勢演算部３１、姿勢演算部３２と、重力加速度演算手部３３とを備える。
初期姿勢演算部３１は、カメラ１の初期姿勢を求める部分であり、加速度センサ１２Ａ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１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、図３に示すカメラ座標系４２における重力加速度方向により、慣性座標系４１に対するカメラの平均的な姿勢を求め、これをカメラ１の初期姿勢に設定する。
【００１７】
姿勢演算部３２は、静止座標系である慣性座標系４１から運動座標系であるカメラ座標系４２へ変換するための座標変換マトリックスを演算するものである。この座標変換マトリックスは、初期姿勢演算部３１の出力であるカメラ１の初期姿勢と、角速度センサ１２Ｂの出力である３軸回りの加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。また、座標変換マトリックスの演算方法は、特開平７−２２５４０５号公報に開示されている。
【００１８】
重力加速度演算部３３は、慣性座標系４１における重力加速度成分に座標変換マトリックスを乗じて、カメラ座標４２における重力加速度成分を求めるものである。加速度センサ１２Ａの出力値であるＸ軸，Ｙ軸方向の加速度から、減算器２１Ｘ，２１Ｙによって、この重力加速度成分を除去すると、並進運動で発生する加速度が求められる。さらにこの値は、ＨＰＦ２２Ｘ，２２Ｙで低周波成分を除去され、積分回路２３Ｘ，２３Ｙ、積分回路２４Ｘ，２４Ｙで２回積分することにより、Ｘ軸，Ｙ軸方向の並進運動の変位が算出され、ブレ補正駆動量演算部３５Ｘ，３５Ｙに出力される。
【００１９】
一方、角速度センサ１２ＢのＸ軸回り（Ｐｉｔｃｈ）、Ｙ軸回り（Ｙａｗ）の出力は、ＨＰＦ２５Ｐ，２５Ｙで低周波成分が除去され、積分回路２６Ｐ，２６Ｙで積分されたのち、ブレ補正駆動量演算部３５Ｘ，３５Ｙにそれぞれ接続されている。
また、角速度センサ１２Ｂは、ＢＰＦ２６Ｐ，２６Ｙ，２６Ｒでフィルタリングされたのち、支持状態判定部３４に接続されている。
【００２０】
支持状態判定部３４は、カメラ１の支持状態が、手持ちであるか、三脚固定であるかを判定する部分であり、その出力は、ブレ補正駆動量演算部３５Ｘ，３５Ｙに接続されている。支持状態判定部３４の処理については、後に詳述する。
ブレ補正駆動量演算部３５Ｘ，３５Ｙは、加速度センサ１２Ａ，角速度センサ１２Ｂの信号処理された出力、支持状態判定部３４の出力、被写体距離情報検出部３７からの被写体距離情報、撮影倍率情報検出部３８からの撮影倍率情報、及び、ＥＥＰＲＯＭ１４（図１）からのレンズ固有の情報等に基づいて、ブレ補正駆動機構９Ｘ，９Ｙの駆動量を演算する。
【００２１】
図４は、本発明によるブレ補正装置の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
Ｓ１において、レリーズスイッチ１７が半押しされたか否かを判定し、半押しされた場合には、Ｓ２に進む。
ついで、焦点距離情報の取得（Ｓ２）、被写体距離情報の取得（Ｓ３）を行う。
Ｓ４において、角速度データの読み込みを行い、Ｓ５において、その角速度データのＨＰＦ処理を行う。
Ｓ６において、撮影倍率：β情報の取得を行い、その撮影倍率：βが所定の閾値βth以上か否かを判断し、肯定の場合には、Ｓ８へ進み、否定の場合には、Ｓ１１に進む。
【００２２】
Ｓ８では、支持状態判定のサブルーチンをコールする。支持状態判定のルーチンは、図４（ｂ）に示すように、Ｓ１０１において、角速度データＢＰＦ処理を行い、ωTRIを算出する。Ｓ１０２において、支持状態を一定時間判定し、ωTRIとωthを比較して、リターンする。
【００２３】
図５は、本発明によるブレ補正装置の実施形態の支持判定方法を説明する線図である。
図５において、ｔ１は、支持状態判定開始時刻、ｔ２〜ｔ３は、三脚固定と判定されるまでの時間（Ｔ）である。
カメラ１が三脚に固定された場合に、カメラ１に加わるブレの周波数特性は、手持ち時とは大きく異なる。手持ち時は、１〜５Hzの成分が強い場合が多く、２０Hz以上のブレはほぼ見られない。
一方、三脚に固定した場合には、数十Hz以上の高周波成分が大きい。よって、手持ち時に大きく現われる低周波成分のうち１〜２Hz付近を見れば、固定状態を判定するには十分であるため、図２に示したBPF２７の帯域は、この周波数帯に設定する。BPF処理後の角速度信号を、ここでωTRIとする。
次に、ωTRI と、所定の閾値ωthとの大小関係が、一定時間（T）以上、
ωTRI＜ωth
であるとき、三脚固定と判定されるものとする。
【００２４】
図４（ａ）に戻って、Ｓ９において、三脚固定か否かを判断して、肯定の場合には、Ｓ１１へ進み、否定の場合には、Ｓ１０に進む。
Ｓ１０では、マイクロ用ブレ補正演算のサブルーチンをコールする。図４（ｃ）は、マイクロ用ブレ補正演算のサブルーチンを示すフローチャートである。
Ｓ２０１において、加速度データを読込む。
Ｓ２０２において、加速度センサ１２Ａから撮像面までの距離情報を取得（目標位置演算に使用）する。
【００２５】
Ｓ２０３において、加速度センサ１２Ａから演算したカメラの初期姿勢情報と、角速度センサ１２Ｂから演算した角度情報とから、カメラの姿勢を演算する。
Ｓ２０４において、カメラの姿勢演算結果から、重力加速度成分を演算し、加速度センサ検出値に含まれる重力加速度成分を除去する。
前述したように、並進ブレ量は、加速度センサ１２Ａを用いることで検出可能であるが、加速度センサ１２Ａの出力値には、並進ブレで発生する加速度成分と、重力加速度成分とが含まれている。また、カメラの角度ブレによってカメラ姿勢が変化するため、加速度センサ検出値に含まれる重力加速度成分も変化する。従って、並進ブレによる加速度成分を求めるために、加速度センサ検出値から、重力加速度成分を除去するようにしたものである。
【００２６】
Ｓ２０５において、角速度情報、加速度情報から、目標位置を演算して、リターンする。
Ｓ１２において、ブレ補正駆動量を演算する。
Ｓ１３において、ブレ補正ユニットを駆動する。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態によれば、カメラの角度ブレを検出する角速度センサ１２Ｂと、カメラの並進ブレを検出する加速度センサ１２Ａと、カメラの支持状態が手持ちであるか三脚固定であるかの支持状態を判定する支持状態判定部３４と、支持状態判定部３４の判定結果に基づいて、手持ちと判定された場合には（Ｓ９；ＮＯ）、角速度及び加速度の両方を用いたブレ補正（Ｓ１０）を行い、三脚固定と判定された場合（Ｓ９；ＹＥＳ）には、角速度のみを用いたブレ補正（Ｓ１１）を行うＣＰＵ２とを備えているので、カメラの支持状態ごとに適したブレ補正効果が得られる。
【００２８】
また、支持状態判定部３４は、角速度センサ１２Ｂの検出結果に基づいて、三脚固定であると判定するので、ブレ検出センサとして通常使われるセンサを用いるために、コストアップにつながらない。
【００２９】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
本実施形態では、支持状態判定部３４は、角速度センサ１２Ｂの検出結果を例に説明したが、加速度センサ１２Ａの検出結果に基づいて判定してもよい。
【００３０】
また、図１及び図２に示すように、手持ちか三脚固定かの操作が可能な支持状態操作スイッチ４０を設け、支持状態判定部３４は、支持状態操作スイッチ４０の操作に基づいて、手持ちか三脚固定かの支持状態を判定するようにしてもよい。
【００３１】
さらに、図４のＳ２０５おいて、角速度情報、加速度情報から、目標位置を演算する際に、撮影倍率を検出する撮影倍率検出部３７からのデータに基づいて、角速度情報（角度ブレ）と加速度情報（並進ブレ）の重みを変えてブレ補正を行うようにしてもよい。このようにすれば、撮影倍率に応じた的確なブレ補正を行うことができる。
【００３２】
本実施形態では、デジタル一眼レフカメラについて説明したが、本発明はこれに限定されず、コンパクトカメラ、銀塩カメラ、ビデオカメラ、携帯電話にも適用可能である。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００３３】
１；カメラ  ２；ＣＰＵ  ３；撮像素子  ４；ズーム群  ５；フォーカス群  ６；ブレ補正群  ７；ズーム群駆動機構  ８；フォーカス群駆動機構  ９；ブレ補正群駆動機構  
１０；絞り  １１；絞り駆動機構  １２；加速度・角速度センサ  １３；記録媒体  １４；ＥＥＰＲＯＭ  １５；信号処理回路  １６；ＡＦセンサ  １７；レリーズスイッチ  １８；背面液晶  １９；ミラー  ２０；シャッタ  ３１；初期姿勢演算部  ３２；姿勢演算部  ３３；重力加速度演算出部  ３４；支持状態判定部
【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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