(57)【要約】【課題】光学系の光学中心と撮像素子の回転中心とが一致していない場合であっても、撮像装置のロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレを高精度に補正する。【解決手段】撮像装置は、被写体像を結像する光学系と、光学系により結像された被写体像を光電変換する撮像素子と、撮像素子の並進移動及び回転移動、又は、光学系に含まれる像ブレ補正用レンズの並進移動及び撮像素子の回転移動、を行わせる駆動部と、光学系の光軸方向を回転軸とする回転角速度を検出する第１の角速度検出部と、第１の角速度検出部により検出された回転角速度と、光学系の光学中心位置と、撮像素子の回転中心位置とに基づいて、像ブレが補正されるように記駆動部を制御する像ブレ補正制御部とを備える。【選択図】図４
2016035543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を結像する光学系と、
前記光学系により結像された被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子の並進移動及び回転移動、又は、前記光学系に含まれる像ブレ補正用レンズの並進移動及び前記撮像素子の回転移動、を行わせる駆動部と、
前記光学系の光軸方向を回転軸とする回転角速度を検出する第１の角速度検出部と、
前記第１の角速度検出部により検出された回転角速度と、前記光学系の光学中心位置と、前記撮像素子の回転中心位置とに基づいて、像ブレが補正されるように前記駆動部を制御する像ブレ補正制御部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記像ブレ補正制御部は、
前記第１の角速度検出部により検出された回転角速度に基づいて像ブレ補正量を算出する像ブレ補正量算出部と、
前記光学系の光学中心位置と前記撮像素子の回転中心位置との位置ズレ量を算出する位置ズレ量算出部と、
前記像ブレ補正量算出部により算出された像ブレ補正量と、前記位置ズレ量算出部により算出された位置ズレ量とに基づいて、前記光学系の光軸方向に対して直行する第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向の位置ズレ補償量を算出する位置ズレ補償量算出部と、
を含み、
前記像ブレ補正制御部は、前記像ブレ補正量算出部により算出された像ブレ補正量と、前記位置ズレ補償量算出部により算出された前記第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第２の方向の位置ズレ補償量とに基づいて、像ブレが補正されるように前記駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記光学系の光軸方向に対して直行する第１の方向を回転軸とする回転角速度を検出する第２の角速度検出部と、
前記第１の方向に対して直交する第２の方向を回転軸とする回転角速度を検出する第３の角速度検出部と、
を更に備え、
前記像ブレ補正制御部は、
前記第１の角速度検出部により検出された回転角速度に基づいて第１の像ブレ補正量を算出する第１の像ブレ補正量算出部と、
前記第２の角速度検出部により検出された回転角速度と前記光学系の焦点距離とに基づいて第２の像ブレ補正量を算出し、前記第３の角速度検出部により検出された回転角速度と前記光学系の焦点距離とに基づいて第３の像ブレ補正量を算出する第２の像ブレ補正量算出部と、
前記撮像素子の回転中心位置を、前記第２の像ブレ補正量算出部により算出された前記第２の像ブレ補正量及び前記第３の像ブレ補正量の分だけ移動させた位置と、前記光学系の光学中心位置との位置ズレ量を算出する位置ズレ量算出部と、
前記第１の像ブレ補正量算出部により算出された第１の像ブレ補正量と、前記位置ズレ量算出部により算出された位置ズレ量とに基づいて、前記第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第２の方向の位置ズレ補償量を算出する位置ズレ補償量算出部と、
を含み、
前記像ブレ補正制御部は、前記第１の像ブレ補正量算出部により算出された第１の像ブレ補正量と、前記第２の像ブレ補正量算出部により算出された前記第２の像ブレ補正量及び前記第３の像ブレ補正量と、前記位置ズレ補償量算出部により算出された前記第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第２の方向の位置ズレ補償量とに基づいて、像ブレが補正されるように前記駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
被写体像を結像する光学系と、前記光学系により結像された被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の並進移動及び回転移動、又は、前記光学系に含まれる像ブレ補正用レンズの並進移動及び前記撮像素子の回転移動、を行わせる駆動部と、前記光学系の光軸方向を回転軸とする回転角速度を検出する第１の角速度検出部とを備える撮像装置の像ブレ補正方法であって、
前記第１の角速度検出部により検出された回転角速度と、前記光学系の光学中心位置と、前記撮像素子の回転中心位置とに基づいて、像ブレが補正されるように前記駆動部を制御する、
ことを特徴とする像ブレ補正方法。
【請求項５】
前記像ブレ補正方法は、
前記第１の角速度検出部により検出された回転角速度に基づいて像ブレ補正量を算出し、
前記光学系の光学中心位置と前記撮像素子の回転中心位置との位置ズレ量を算出し、
前記算出した像ブレ補正量と、前記算出した位置ズレ量とに基づいて、前記光学系の光軸方向に対して直行する第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向の位置ズレ補償量を算出し、
前記算出した像ブレ補正量と、前記算出した前記第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第２の方向の位置ズレ補償量とに基づいて、像ブレが補正されるように前記駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項４記載の像ブレ補正方法。
【請求項６】
前記撮像装置は、前記光学系の光軸方向に対して直行する第１の方向を回転軸とする回転角速度を検出する第２の角速度検出部と、前記第１の方向に対して直交する第２の方向を回転軸とする回転角速度を検出する第３の角速度検出部と、を更に備え、
前記像ブレ補正方法は、
前記第１の角速度検出部により検出された回転角速度に基づいて第１の像ブレ補正量を算出し、
前記第２の角速度検出部により検出された回転角速度と前記光学系の焦点距離とに基づいて第２の像ブレ補正量を算出し、前記第３の角速度検出部により検出された回転角速度と前記光学系の焦点距離とに基づいて第３の像ブレ補正量を算出し
前記撮像素子の回転中心位置を、前記算出した前記第２の像ブレ補正量及び前記第３の像ブレ補正量の分だけ移動させた位置と、前記光学系の光学中心位置との位置ズレ量を算出し、
前記算出した第１の像ブレ補正量と、前記算出した位置ズレ量とに基づいて、前記第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第２の方向の位置ズレ補償量を算出し、
前記算出した第１の像ブレ補正量と、前記算出した前記第２の像ブレ補正量及び前記第３の像ブレ補正量と、前記算出した前記第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第２の方向の位置ズレ補償量とに基づいて、像ブレが補正されるように前記駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項４記載の像ブレ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手ブレ等に起因する像ブレを補正する機能を備えた撮像装置及びその像ブレ補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラの手ブレ補正機能として、手ブレによるカメラのヨー方向及びピッチ方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレ（角度ブレ）を補正する手ブレ補正機能が知られている。近年では、手ブレ補正機能の高性能化が進み、上記の手ブレ補正機能にとどまらず、手ブレによるカメラの縦（垂直）及び横（水平）方向の並進移動に伴って生じる像ブレ（並進ブレ）を補正する手ブレ補正機能や、手ブレによるカメラのロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレ（回転ブレ）を補正する手ブレ補正機能もある。また、これらの手ブレ補正機能を組み合わせて搭載することで、あらゆる像ブレを補正可能にしたカメラも登場している。
【０００３】
特に、上記の回転ブレを補正する手ブレ補正機能については、撮影者がカメラを手持ちで把持して長秒露光撮影（露光時間の長い撮影）を行う場合に像ブレ補正効果を発揮することが知られている。
【０００４】
なお、手ブレ補正機能を搭載したカメラとしては、例えば、特許文献１に記載のカメラが知られている。このカメラは、ＣＣＤ撮像素子を水平方向と垂直方向とに移動させるＸ−Ｙアクチュエータと、それを回転移動させる回転アクチュエータを備え、ピッチセンサ及びヨーセンサの出力に基づいてＸ−Ｙアクチュエータを駆動し、傾斜センサの出力に基づいて回転アクチュエータを駆動することで、像ブレを補正するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６１５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
カメラの光学系の光軸方向を回転軸とする回転運動がカメラに生じた場合（カメラのロール方向の姿勢変化がカメラに生じた場合でもある）、カメラの撮像素子に結像される被写体像は、光学系の光学中心を回転中心として回転する。なお、光学系の光学中心は、光学系の光軸中心でもある。
【０００７】
一方、カメラのロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレを補正する手ブレ補正機能は、光学系により結像される被写体像を撮像する撮像素子の撮像面中心を回転中心として撮像素子を回転させることによって、その像ブレを補正するようにしている。
【０００８】
一般にカメラは、光学系の光学中心と撮像素子の撮像面中心とが一致するように構成されている。しかしながら、実際には、カメラの設計や製造上の制約（例えば精度等）から、両者は必ずしも一致しない。
【０００９】
また、光学系に含まれる補正レンズを並進移動させて光学系の光軸方向をシフトさせることにより、カメラのヨー方向及びピッチ方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレやカメラの縦及び横方向の並進移動に伴って生じる像ブレを補正するようにした手ブレ補正機能がある。このような手ブレ補正機能では、補正レンズの並進移動によって光学系の光軸方向がシフトした場合に、光学系の光学中心と撮像素子の撮像面中心とが一致しなくなる。また、撮像素子の並進移動により、そのような像ブレを補正するようにした手ブレ補正機能においても同様に、撮像素子の並進移動により、光学系の光学中心と撮像素子の撮像面中心とが一致しなくなる。
【００１０】
このように、光学系の光学中心と撮像素子の撮像面中心とが一致していないときに、カメラのロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレの補正が行われると、その像ブレ量及び像ブレ方向を、算出される像ブレ補正量及び像ブレ補正方向によって打ち消すことはできない。これは、算出される像ブレ補正量及び像ブレ補正方向が、光学系の光学中心と撮像素子の撮像面中心とが一致していることを前提に求められているからである。
【００１１】
その結果、得られる撮影画像においては、像ブレを完全に補正しきれなかったり、部分的に像ブレが増幅されてしまったりする場合もある。
なお、光学系の光学中心と撮像素子の撮像面中心とが一致している場合のカメラのロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレは、撮影画像の周辺部から中心部に向かって徐々に小さくなることから、撮影画像全体としては像ブレが目立たない場合が多い。しかしながら、上述のように、光学系の光学中心と撮像素子の撮像面中心とが一致していない状態で像ブレ補正と共に撮影が行われてしまうと、撮影画像の中心部等に像ブレが生じてしまう場合もあり、かえって撮影画像の画質を劣化させてしまうことも起こり得る。
【００１２】
上述の特許文献１には、このような問題に対して、何ら開示がない。
以上のような実情を踏まえ、本発明は、光学系の光学中心と撮像素子の回転中心とが一致していない場合であっても、撮像装置のロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレを高精度に補正することができる撮像装置及びその像ブレ補正方法を提供すことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様は、被写体像を結像する光学系と、前記光学系により結像された被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の並進移動及び回転移動、又は、前記光学系に含まれる像ブレ補正用レンズの並進移動及び前記撮像素子の回転移動、を行わせる駆動部と、前記光学系の光軸方向を回転軸とする回転角速度を検出する第１の角速度検出部と、前記第１の角速度検出部により検出された回転角速度と、前記光学系の光学中心位置と、前記撮像素子の回転中心位置とに基づいて、像ブレが補正されるように前記駆動部を制御する像ブレ補正制御部と、を備える撮像装置を提供する。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記像ブレ補正制御部は、前記第１の角速度検出部により検出された回転角速度に基づいて像ブレ補正量を算出する像ブレ補正量算出部と、前記光学系の光学中心位置と前記撮像素子の回転中心位置との位置ズレ量を算出する位置ズレ量算出部と、前記像ブレ補正量算出部により算出された像ブレ補正量と、前記位置ズレ量算出部により算出された位置ズレ量とに基づいて、前記光学系の光軸方向に対して直行する第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向の位置ズレ補償量を算出する位置ズレ補償量算出部と、を含み、前記像ブレ補正制御部は、前記像ブレ補正量算出部により算出された像ブレ補正量と、前記位置ズレ補償量算出部により算出された前記第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第２の方向の位置ズレ補償量とに基づいて、像ブレが補正されるように前記駆動部を制御する、撮像装置を提供する。
【００１５】
本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記光学系の光軸方向に対して直行する第１の方向を回転軸とする回転角速度を検出する第２の角速度検出部と、前記第１の方向に対して直交する第２の方向を回転軸とする回転角速度を検出する第３の角速度検出部と、を更に備え、前記像ブレ補正制御部は、前記第１の角速度検出部により検出された回転角速度に基づいて第１の像ブレ補正量を算出する第１の像ブレ補正量算出部と、前記第２の角速度検出部により検出された回転角速度と前記光学系の焦点距離とに基づいて第２の像ブレ補正量を算出し、前記第３の角速度検出部により検出された回転角速度と前記光学系の焦点距離とに基づいて第３の像ブレ補正量を算出する第２の像ブレ補正量算出部と、前記撮像素子の回転中心位置を、前記第２の像ブレ補正量算出部により算出された前記第２の像ブレ補正量及び前記第３の像ブレ補正量の分だけ移動させた位置と、前記光学系の光学中心位置との位置ズレ量を算出する位置ズレ量算出部と、前記第１の像ブレ補正量算出部により算出された第１の像ブレ補正量と、前記位置ズレ量算出部により算出された位置ズレ量とに基づいて、前記第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第２の方向の位置ズレ補償量を算出する位置ズレ補償量算出部と、を含み、前記像ブレ補正制御部は、前記第１の像ブレ補正量算出部により算出された第１の像ブレ補正量と、前記第２の像ブレ補正量算出部により算出された前記第２の像ブレ補正量及び前記第３の像ブレ補正量と、前記位置ズレ補償量算出部により算出された前記第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第２の方向の位置ズレ補償量とに基づいて、像ブレが補正されるように前記駆動部を制御する、撮像装置を提供する。
【００１６】
本発明の第４の態様は、被写体像を結像する光学系と、前記光学系により結像された被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の並進移動及び回転移動、又は、前記光学系に含まれる像ブレ補正用レンズの並進移動及び前記撮像素子の回転移動、を行わせる駆動部と、前記光学系の光軸方向を回転軸とする回転角速度を検出する第１の角速度検出部とを備える撮像装置の像ブレ補正方法であって、前記第１の角速度検出部により検出された回転角速度と、前記光学系の光学中心位置と、前記撮像素子の回転中心位置とに基づいて、像ブレが補正されるように前記駆動部を制御する、像ブレ補正方法を提供する。
【００１７】
本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記像ブレ補正方法は、前記第１の角速度検出部により検出された回転角速度に基づいて像ブレ補正量を算出し、前記光学系の光学中心位置と前記撮像素子の回転中心位置との位置ズレ量を算出し、前記算出した像ブレ補正量と、前記算出した位置ズレ量とに基づいて、前記光学系の光軸方向に対して直行する第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第１の方向に対して直交する第２の方向の位置ズレ補償量を算出し、前記算出した像ブレ補正量と、前記算出した前記第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第２の方向の位置ズレ補償量とに基づいて、像ブレが補正されるように前記駆動部を制御する、像ブレ補正方法を提供する。
【００１８】
本発明の第６の態様は、第４の態様において、前記撮像装置は、前記光学系の光軸方向に対して直行する第１の方向を回転軸とする回転角速度を検出する第２の角速度検出部と、前記第１の方向に対して直交する第２の方向を回転軸とする回転角速度を検出する第３の角速度検出部と、を更に備え、前記像ブレ補正方法は、前記第１の角速度検出部により検出された回転角速度に基づいて第１の像ブレ補正量を算出し、前記第２の角速度検出部により検出された回転角速度と前記光学系の焦点距離とに基づいて第２の像ブレ補正量を算出し、前記第３の角速度検出部により検出された回転角速度と前記光学系の焦点距離とに基づいて第３の像ブレ補正量を算出し前記撮像素子の回転中心位置を、前記算出した前記第２の像ブレ補正量及び前記第３の像ブレ補正量の分だけ移動させた位置と、前記光学系の光学中心位置との位置ズレ量を算出し、前記算出した第１の像ブレ補正量と、前記算出した位置ズレ量とに基づいて、前記第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第２の方向の位置ズレ補償量を算出し、前記算出した第１の像ブレ補正量と、前記算出した前記第２の像ブレ補正量及び前記第３の像ブレ補正量と、前記算出した前記第１の方向の位置ズレ補償量及び前記第２の方向の位置ズレ補償量とに基づいて、像ブレが補正されるように前記駆動部を制御する、像ブレ補正方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光学系の光学中心と撮像素子の回転中心とが一致していない場合であっても、撮像装置のロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレを高精度に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】方向の定義を説明する図である。
【図２】各実施形態に係るカメラが行う回転ブレ補正（カメラのロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレの補正）の概要を説明する第１の図である。
【図３】各実施形態に係るカメラが行う回転ブレ補正（カメラのロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレの補正）の概要を説明する第２の図である。
【図４】第１の実施形態に係るカメラの構成例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る撮像素子駆動部の構成例を模式的に示す図である。
【図６】第１の実施形態に係るブレ補正マイコンの内部構成例を示す図である。
【図７】第１の実施形態に係るＲｏｌｌ補正量算出部の内部構成例を示す図である。
【図８】第１の実施形態に係るカメラの像ブレ補正動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施形態に係るカメラの構成例を示す図である。
【図１０】第２の実施形態に係るブレ補正マイコンの内部構成例を示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係るＬＣＵの内部構成例を示す図である。
【図１２】第２の実施形態に係る、Ｙａｗ変位量算出部、Ｐｉｔｃｈ変位量算出部、及びＹａｗ／Ｐｉｔｃｈ補正量算出部の構成例を示す図である。
【図１３】第２の実施形態に係るカメラの像ブレ補正動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
はじめに、各実施形態に係るカメラの説明に先立ち、その説明に使用される方向について定義すると共に、そのカメラが行う回転ブレ補正の概要を説明する。
【００２２】
図１は、方向の定義を説明する図である。
図１に示したように、後述する各実施形態に係るカメラ１は、交換レンズ２がカメラ本体３に装着された構成を有する。このようなカメラ１において、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、ピッチ（Ｐｉｔｃｈ）方向、ヨー（Ｙａｗ）方向、及びロール（Ｒｏｌｌ）方向を、次のように定義する。
【００２３】
カメラ本体３の左右方向（水平方向）をＸ方向とする。また、そのＸ方向において、カメラ本体３の正面を見たときの右方向を＋方向とし、その左方向を−方向とする。なお、Ｘ方向は、後述の撮像素子の撮像面の左右方向にも対応する。
【００２４】
カメラ本体３の上下方向（垂直方向）をＹ方向とする。また、そのＹ方向において、上方向を＋方向とし、下方向を−方向とする。なお、Ｙ方向は、後述の撮像素子の撮像面の上下方向にも対応する。
【００２５】
交換レンズ２に含まれる光学系の光軸方向をＺ方向とする。また、そのＺ方向において、カメラ本体側から交換レンズ側への方向を＋方向とし、交換レンズ側からからカメラ本体側への方向を−方向とする。
【００２６】
Ｘ方向を回転軸とする回転方向をピッチ方向とする。また、そのピッチ方向において、＋Ｘ方向へ向かって左回転を＋方向とし、＋Ｘ方向に向かって右回転を−方向とする。
Ｙ方向を回転軸とする回転方向をヨー方向とする。また、そのヨー方向において、＋Ｙ方向へ向かって右回転を＋方向とし、＋Ｙ方向に向かって左回転を−方向とする。
【００２７】
Ｚ方向を回転軸とする回転方向をロール方向とする。また、そのロール方向において、＋Ｚ方向に向かって左回転を＋方向とし、＋Ｚ方向に向かって右回転を−方向とする。
なお、このように定義した方向の正負（＋，−）は、後述する角速度センサの実装方向に依存するため、上記に限定されるものでないことは勿論のことである。
【００２８】
図２及び図３は、各実施形態に係るカメラ１が行う回転ブレ補正（カメラ１のロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレの補正）の概要を説明する図である。
図２は、カメラ１の光学系の光学中心とカメラ１の撮像素子の撮像面中心とが一致している場合にカメラ１のロール方向の姿勢変化が生じた場合の、撮像面に結像される被写体像の各点の移動例を示している。なお、図２において、ａ、ｂ、ｂ１、ｃ、及びｃ１の各点は撮像面上の点であるとし、ａ点は光学中心及び撮像面中心に位置する点でもあるとする。
【００２９】
この場合、ａ点に位置する被写体像の点は、光学中心に位置する点でもあることから、カメラ１のロール方向の姿勢変化（θroll）が生じても移動しない。一方、ｂ点及びｃ点に位置する被写体像の点は、カメラ１のロール方向の姿勢変化（θroll）が生じると、光学中心（ａ点）を回転中心として回転し、ｂ１点及びｃ１点へ移動する。
【００３０】
従って、光学中心と撮像面中心とが一致している場合にカメラ１のロール方向の姿勢変化（θroll）が生じた場合には、撮像面中心（ａ点）を回転中心として、撮像素子を逆回転移動（−θroll）させることにより、回転ブレ補正を行うことができる。
【００３１】
図３は、カメラ１の光学系の光学中心とカメラ１の撮像素子の撮像面中心とが一致していない場合にカメラ１のロール方向の姿勢変化が生じた場合の、撮像面に結像される被写体像の各点の移動例を示している。なお、図３において、ａ、ａ１、ａ２、ｂ、ｂ１、ｃ、ｃ１、及びｃ２の各点は撮像面上の点であるとし、ａ点は撮像面中心に位置する点でもあるとし、ｂ点は光学中心に位置する点でもあるとする。
【００３２】
この場合、ｂ点に位置する被写体像の点は、光学中心に位置していることから、カメラ１のロール方向の姿勢変化（θroll）が生じても移動しない。一方、ａ点及びｃ点に位置する被写体像の点は、カメラ１のロール方向の姿勢変化（θroll）が生じると、光学中心（ｂ点）を回転中心として回転し、ａ１点及びｃ１点に移動する。
【００３３】
この場合に、図２に示した例と同様にして回転ブレ補正を行ってしまうと、ａ１点、ｂ点、及びｃ１点に位置する被写体像の点は、撮像面中心（ａ点）を回転中心として撮像素子が逆回転（−θroll）することとなり、ａ２点、ｂ１点、ｃ２点へ移動する。
【００３４】
ここで、始点をａ点、終点をａ１点とするベクトルａａ１の大きさをＢｒａとし、始点をｃ点、終点をｃ１点とするベクトルｃｃ１の大きさをＢｒｃとする。また、始点をａ１点、終点をａ２点とするベクトルａ１ａ２の大きさをＳｒａとし、始点をｂ点、終点をｂ１点とするベクトルｂｂ１の大きさをＳｒｂとし、始点をｃ１点、終点をｃ２点とするベクトルｃ１ｃ２の大きさをＳｒｃとする。また、始点をａ点、終点をａ２点とするベクトルａａ２（ベクトルａａ１とベクトルａ１ａ２の和）の大きさをＢｏｆｓａとし、始点をｃ点、終点をｃ２点とするベクトルｃｃ２（ベクトルｃｃ１とベクトルｃ１ｃ２の和）の大きさをＢｏｆｓｃとする。この場合、ベクトルｂｂ１の大きさＳｒｂと、ベクトルａａ２の大きさＢｏｆｓａ及びベクトルｃｃ２の大きさＢｏｆｓｃの各々とは等しくなる。また、ベクトルｂｂ１の向きと、ベクトルａａ２の向き及びベクトルｃｃ２の向きの各々とも等しくなる。すなわち、ベクトルｂｂ１は、ベクトルａａ２及びベクトルｃｃ２の各々と等しくなる。
【００３５】
従って、光学中心と撮像面中心とが一致していない場合にカメラ１のロール方向の姿勢変化（θroll）が生じた場合には、上述の図２に示した例と同様にして回転ブレ補正（仮の回転ブレ補正）を行うと共に、その際の撮像素子の回転移動（−θroll）に伴って生じる、光学中心と撮像面中心とが一致していないことによる位置ズレ（ベクトルｂｂ１＝ベクトルａａ２＝ベクトルｃｃ２）を打ち消す方向に、撮像面に対して被写体像を相対的に並進移動させることにより、全体としての回転ブレ補正を行うことができる。
【００３６】
以上を踏まえ、以下、各実施形態に係るカメラ１の詳細を説明する。
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態に係るカメラ１は、当該カメラ１のロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレを補正する機能を備えたカメラである。
【００３７】
図４は、本実施形態に係るカメラ１の構成例を示す図である。
図４に示したように、本実施形態に係るカメラ１は、交換レンズ２がカメラ本体３に装着された構成を有する。なお、カメラ本体３は、交換レンズ２を着脱自在に構成されており、カメラ本体３への交換レンズ２の装着は、交換レンズ２に設けられている図示しないレンズマウント接続部とカメラ本体３に設けられている図示しないボディマウント接続部とが互いに勘合することによって行われる。これにより、交換レンズ２がカメラ本体３に固定されると共に、各々のマウント接続部に設けられている端子同士も電気的に接続され、その接点４を介して、交換レンズ２とカメラ本体３との間での通信が可能になる。
【００３８】
交換レンズ２は、光学系２１、ＬＣＵ（lens control unit）２２、及び光学系駆動部２３を含む。
光学系２１は、被写体からの光束を被写体像として撮像素子３２の撮像面に結像する。なお、光学系２１は、図示しない焦点位置調整用のレンズ群（以下「フォーカスレンズ」という）や焦点距離調整用のレンズ群（以下「ズームレンズ」という）を含む。
【００３９】
光学系駆動部２３は、ＬＣＵ２２の制御の下、光学系２１に含まれるフォーカスレンズやズームレンズを光軸方向に移動させる。これにより焦点位置調整（以下「フォーカシング」という）や焦点距離調整（以下「ズーミング」という）が行われる。
【００４０】
ＬＣＵ２２は、接点４を介してシステムコントローラ３４と通信すると共に、交換レンズ２の全体動作を制御する。例えば、ＬＣＵ２２は、システムコントローラ３４と協働して光学系駆動部２３を制御することにより、フォーカシングやズーミングを制御する。また、例えば、ＬＣＵ２２は、光学系２１の位置を監視し、その光学系２１の位置から光学系２１の光学中心位置を求め、その光学中心位置を、接点４を介してシステムコントローラ３４に送信する。
【００４１】
なお、光学系２１の光学中心は、撮像素子３２の撮像面中心と一致するように設計や製造の段階で調整されているが、設計や製造上の制約（例えば精度等）から、実際には、両者が必ずしも一致しない。そこで、ＬＣＵ２２は、光学系２１の位置から光学系２１の光学中心位置を求めるようにしている。このときの光学中心位置の求め方としては、例えば、設計や製造の段階において、光学系２１の各位置での光学中心位置を予め測定しておき、その両者の関係を近似式又はテーブルとしてＬＣＵ２２が保持するように構成し、その近似式又はテーブルを基に光学系２１の位置から光学中心位置を求める方法がある。
【００４２】
ＬＣＵ２２は、その他、例えば、図示しない絞りの制御等も行う。
カメラ本体３は、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）３１、撮像素子３２、撮像素子駆動部３３、システムコントローラ３４、ブレ補正マイコン３５、Ｒｏｌｌ角速度センサ３６、及びＳＷ（スイッチ）部３７を含む。
【００４３】
シャッター３１は、撮像素子３２の前面に配置され、システムコントローラ３４の制御の下に開閉動作を行うことで、撮像素子３２の撮像面を露光状態又は遮光状態にする。
撮像素子３２は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサであって、システムコントローラ３４の制御の下に、撮像面に結像された被写体像を電気信号に変換する（光電変換する）。変換された電気信号は、システムコントローラ３４によって映像信号として読み出される。
【００４４】
撮像素子駆動部３３は、撮像素子３２を支持する構成を有し、ブレ補正マイコン３５の制御の下に、撮像素子３２をＸ方向及びＹ方向に並進移動させると共に、撮像素子３２の撮像面中心を回転中心として撮像素子３２を回転移動させる。なお、撮像素子駆動部３３の詳細については、図５を用いて後述する。
【００４５】
システムコントローラ３４は、接点４を介してのＬＣＵ２２との通信及びブレ補正マイコン３５との通信を行うと共に、カメラ本体３及びカメラ１の全体動作を制御する。例えば、システムコントローラ３４は、ＬＣＵ２２と協働してフォーカシングやズーミングを制御する。また、例えば、システムコントローラ３４は、シャッター３１及び撮像素子３２を制御する。また、例えば、システムコントローラ３４は、撮像素子３２から映像信号を読み出し、それを所定の形式の画像データに変換する。また、例えば、システムコントローラ３４は、ＬＣＵ２２から送信された光学系２１の光学中心位置を受信し、それをブレ補正マイコン３５に送信する。また、例えば、システムコントローラ３４は、ブレ補正の開始、終了の指示信号をブレ補正マイコン３５に送信する。また、例えば、システムコントローラ３４は、ＳＷ部３７から送信された指示信号を受信し、その指示信号に応じた処理（例えば撮影指示信号に応じた撮影処理）を行う。
【００４６】
ブレ補正マイコン３５は、システムコントローラ３４からブレ補正の開始、終了の指示信号を受信する。また、ブレ補正マイコン３５は、Ｒｏｌｌ角速度センサ３６の出力と、システムコントローラ３４から送信される光学系２１の光学中心位置と、撮像素子３２の回転中心位置（撮像面中心位置でもある）とに基づいて、像ブレを打ち消す方向に撮像素子３２を移動させるように撮像素子駆動部３３を制御する。なお、ブレ補正マイコン３５の詳細については、図６を用いて後述する。
【００４７】
Ｒｏｌｌ角速度センサ３６は、ロール方向の回転角速度を検出する。
ＳＷ部３７は、ユーザからの各種指示を受け付けるための操作部であり、ユーザから受け付けた指示に応じた指示信号（例えば撮影指示に応じた撮影指示信号）をシステムコントローラ３４に送信する。
【００４８】
図５は、撮像素子駆動部３３の構成例を模式的に示す図である。
図５に示したように、撮像素子駆動部３３は、Ｘ１駆動部３３１、Ｘ２駆動部３３２、及びＹ駆動部３３３を含む。
【００４９】
Ｘ１駆動部３３１及びＸ２駆動部３３２は、協働して、撮像素子３２をＸ方向に移動させると共に回転移動させる。例えば、撮像素子３２をＸ方向に移動させる場合には、Ｘ１駆動部３３１とＸ２駆動部３３２の駆動量として、同じ符号の同じ駆動量が与えられる。一方、撮像素子３２を回転させる場合には、Ｘ１駆動部３３１とＸ２駆動部３３２の駆動量として、異なる符号の同じ駆動量が与えられる。
【００５０】
Ｙ駆動部３３３は、撮像素子３２をＹ方向に移動させる。
図６は、ブレ補正マイコン３５の内部構成例を示す図である。
図６に示したように、ブレ補正マイコン３５は、ＡＤＣ（Analog-to-digital converter）３５１、通信部３５２、補正量算出部３５３、及びモータドライバ３５４を含む。
【００５１】
ＡＤＣ３５１は、Ｒｏｌｌ角速度センサ３６の出力信号であるアナログ信号を所定のサンプリングレートで逐次デジタル信号に変換して出力する。
通信部３５２は、システムコントローラ３４と通信を行う。例えば、通信部３５２は、システムコントローラ３４から送信されたブレ補正の開始、終了の指示信号を受信する。また、例えば、通信部３５２は、システムコントローラ３４から送信された光学系２１の光学中心位置を受信する。
【００５２】
補正量算出部３５３は、ＡＤＣ３５１の出力と、通信部３５２が受信した光学系２１の光学中心位置と、撮像素子３２の回転中心位置（撮像面中心位置でもある）とに基づいて、像ブレを打ち消す方向に撮像素子３２を移動させるための、撮像素子駆動部３３の目標駆動位置（Ｘ１，Ｘ２，Ｙ）を算出する。なお、Ｘ１はＸ１駆動部３３１の目標駆動位置であり、Ｘ２はＸ２駆動部３３２の目標駆動位置であり、ＹはＹ駆動部３３３の目標駆動位置である。
【００５３】
より詳しくは、補正量算出部３５３は、Ｒｏｌｌ補正量算出部３５３１、補正回転中心誤差算出部３５３２、補正回転中心誤差補償量算出部３５３３、及び目標駆動位置算出部３５３４を含み、その各部が次のような処理を行う。
【００５４】
Ｒｏｌｌ補正量算出部３５３１は、ＡＤＣ３５１の出力に基づいて、ブレ補正開始からのロール方向の角度変位量を算出し、その角度変位量をロール方向の回転ブレ補正量（θ）として出力する。なお、Ｒｏｌｌ補正量算出部３５３１の詳細については、図７を用いて後述する。
【００５５】
補正回転中心誤差算出部３５３２は、通信部３５２が受信した光学系２１の光学中心位置と撮像素子３２の回転中心位置との位置ズレ量（補正回転中心誤差）を算出する。
補正回転中心誤差補償量算出部３５３３は、補正回転中心誤差算出部３５３２の算出結果（補正回転中心誤差）とＲｏｌｌ補正量算出部３５３１の算出結果（回転ブレ補正量）とに基づいて、補正回転中心誤差を補償するための、Ｘ方向及びＹ方向の補正回転中心誤差補償量（Ｘc，Ｙc）を算出する。なお、この算出方法の詳細については、後述する図８のＳ１５の説明の中で述べる。
【００５６】
目標駆動位置算出部３５３４は、補正回転中心誤差補償量算出部３５３３の算出結果（補正回転中心誤差補償量）と、Ｒｏｌｌ補正量算出部３５３１の算出結果（回転ブレ補正量）とに基づいて、像ブレを打ち消す方向に撮像素子３２を移動させるための、撮像素子駆動部３３の目標駆動位置（Ｘ１，Ｘ２，Ｙ）を算出する。
【００５７】
モータドライバ３５４は、目標駆動位置算出部３５３４の算出結果（撮像素子駆動部３３の目標駆動位置）に応じて、撮像素子駆動部３３のＸ１駆動部３３１、Ｘ２駆動部３３２、及びＹ駆動部３３３の各々に駆動パルスを出力する。
【００５８】
図７は、Ｒｏｌｌ補正量算出部３５３１の内部構成例を示す図である。
図７に示したように、Ｒｏｌｌ補正量算出部３５３１は、積分器３５３１１を含む。
積分器３５３１１は、ＡＤＣ３５１の出力を時間積分して、ブレ補正開始からのロール方向の角度変位量（像面回転量）を算出し、それをロール方向の回転ブレ補正量として出力する。
【００５９】
なお、以上のように構成された本実施形態に係るカメラ１において、カメラ１は撮像装置の一例である。光学系２１は、被写体像を結像する光学系の一例である。撮像素子３２は、光学系により結像された被写体像を光電変換する撮像素子の一例である。撮像素子駆動部３３は、撮像素子の並進移動及び回転移動を行わせる駆動部の一例である。Ｒｏｌｌ角速度センサ３６は、光学系の光軸方向を回転軸とする回転角速度を検出する第１の角速度検出部の一例である。ブレ補正マイコン３５は、第１の角速度検出部により検出された回転角速度と、光学系の光学中心位置と、撮像素子の回転中心位置とに基づいて、像ブレが補正されるように駆動部を制御する像ブレ補正制御部の一例である。
【００６０】
また、ブレ補正マイコン３５において、Ｒｏｌｌ補正量算出部３５３１は、第１の角速度検出部により検出された回転角速度に基づいて像ブレ補正量を算出する像ブレ補正量算出部の一例である。補正回転中心誤差算出部３５３２は、光学系の光学中心位置と撮像素子の回転中心位置との位置ズレ量を算出する位置ズレ量算出部の一例である。補正回転中心誤差補償量算出部３５３３は、像ブレ補正量算出部により算出された像ブレ補正量と、位置ズレ量算出部により算出された位置ズレ量とに基づいて、光学系の光軸方向に対して直行する第１の方向の位置ズレ補償量及び第１の方向に対して直交する第２の方向の位置ズレ補償量を算出する位置ズレ補償量算出部の一例である。なお、ブレ補正マイコン３５は、像ブレ補正量算出部により算出された像ブレ補正量と、位置ズレ補償量算出部により算出された第１の方向の位置ズレ補償量及び第２の方向の位置ズレ補償量とに基づいて、像ブレが補正されるように駆動部を制御する像ブレ補正制御部の一例でもある。
【００６１】
次に、本実施形態に係るカメラ１の像ブレ補正動作について説明する。
図８は、その動作の一例を示すフローチャートである。
なお、本動作は、システムコントローラ３４から送信されたブレ補正開始指示信号をブレ補正マイコン３５が受信すると開始する動作である。
【００６２】
図８に示したように、本動作が開始すると、ブレ補正マイコン３５は、ＬＣＵ２２からシステムコントローラ３４を介して送信された光学系２１の光学中心位置（Ｘo,Ｙo）を取得（受信）する（Ｓ１１）。
【００６３】
続いて、Ｒｏｌｌ角速度センサ３６によって検出され（Ｓ１２）、ＡＤＣ３５１によってデジタル信号に変換されたロール方向の回転角速度に基づいて、Ｒｏｌｌ補正量算出部３５３１が、ブレ補正開始からのロール方向の角度変位量を算出し（Ｓ１３）、その角度変位量をロール方向の回転ブレ補正量（θ）として出力する（Ｓ１４）。
【００６４】
続いて、補正回転中心誤差算出部３５３２は、Ｓ１１で取得された光学中心位置（Ｘo,Ｙo）と撮像素子３２の回転中心位置（Ｘr，Ｙr）との位置ズレ量（補正回転中心誤差）を算出し、補正回転中心誤差補償量算出部３５３３が、その補正回転中心誤差とＳ１４で出力された回転ブレ補正量（θ）とに基づいて、下記式（１）を用いて、補正回転中心誤差を補償するための、Ｘ方向及びＹ方向の補正回転中心誤差補償量（Ｘc，Ｙc）を算出する（Ｓ１５）。
【００６５】
【数１】
2016035543.tif 000003
【００６６】
続いて、目標駆動位置算出部３５３４は、Ｓ１５で算出されたＸ方向及びＹ方向の補正回転中心誤差補償量（Ｘc，Ｙc）と、Ｓ１４で出力された回転ブレ補正量（θ）とに基づいて、像ブレを打ち消す方向に撮像素子３２を移動させるための、撮像素子駆動部３３の目標駆動位置（Ｘ１，Ｘ２，Ｙ）を算出する（Ｓ１６）。
【００６７】
続いて、モータドライバ３５４は、Ｓ１６で算出された撮像素子駆動部３３の目標駆動位置（Ｘ１，Ｘ２，Ｙ）に基づいて、撮像素子駆動部３３のＸ１駆動部３３１、Ｘ２駆動部３３２、及びＹ駆動部３３３の各々に駆動パルスを出力する（Ｓ１７）。これにより、Ｘ１駆動部３３１、Ｘ２駆動部３３２、及びＹ駆動部３３３が目標駆動位置へ駆動し、像ブレ補正が行われる。
【００６８】
続いて、ブレ補正マイコン３５は、像ブレ補正終了か否か（システムコントローラ３４からブレ補正終了指示信号を受信したか否か）を判定し（Ｓ１８）、その判定結果がＮｏの場合には処理がＳ１１へ戻る。但し、前回のＳ１１の処理時に対して光学系２１の位置に変化がなければ、光学系２１の光学中心位置にも変化がないことから、処理がＳ１１ではなくＳ１２へ戻るようにしてもよい。
【００６９】
一方、Ｓ１８の判定結果がＹｅｓの場合には、本動作が終了する。
以上、本実施形態に係るカメラ１によれば、当該カメラ１の設計や製造上の制約（例えば精度等）から光学系２１の光学中心と撮像素子３２の回転中心（撮像面中心）とが一致していない場合であっても、カメラ１のロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレを正確に補正することができる。
【００７０】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係るカメラ１は、当該カメラ１のヨー方向、ピッチ方向、及びロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレを補正する機能を備えたカメラである。
図９は、本実施形態に係るカメラ１の構成例を示す図である。
【００７１】
なお、本実施形態に係るカメラ１において、第１の実施形態に係るカメラ１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。
図９に示したように、本実施形態に係るカメラ１は、第１の実施形態にカメラ１と同様に、交換レンズ２がカメラ本体３に装着された構成を有し、接点４を介して両者間の通信が可能である。
【００７２】
交換レンズ２は、光学系２１、ＬＣＵ２２、光学系駆動部２３、Ｙａｗ角速度センサ２４ａ、及びＰｉｔｃｈ角速度センサ２４ｂを含む。
光学系２１は、図示しないフォーカスレンズ、ズームレンズ、及び像ブレ補正用のレンズ群（以下「補正レンズ」という）を含む。
【００７３】
光学系駆動部２３は、ＬＣＵ２２の制御の下、光学系２１に含まれるフォーカスレンズやズームレンズを光軸方向に移動させると共に、光学系２１に含まれる補正レンズを光軸方向に対して直交する方向に並進移動させる。これにより、フォーカシングやズーミングが行われると共に、光学系２１の光軸方向のシフトが行われる。
【００７４】
ＬＣＵ２２は、接点４を介してシステムコントローラ３４と通信すると共に、交換レンズ２の全体動作を制御する。例えば、ＬＣＵ２２は、システムコントローラ３４と協働して光学系駆動部２３を制御することにより、フォーカシングやズーミングを制御する。また、例えば、ＬＣＵ２２は、システムコントローラ３４から送信されたブレ補正の開始、終了の指示信号を受信する。また、例えば、ＬＣＵ２２は、システムコントローラ３４から送信された撮像素子３２の回転中心位置（撮像面中心位置）やロール方向の回転ブレ補正量を受信する。また、例えば、ＬＣＵ２２は、撮像素子３２の回転中心位置と、ロール方向の回転ブレ補正量と、Ｙａｗ角速度センサ２４ａの出力と、Ｐｉｔｃｈ角速度センサ２４ｂの出力とに基づいて、像ブレを打ち消す方向に補正レンズを移動させるように光学系駆動部２３を制御する。また、例えば、ＬＣＵ２２は、光学系２１の位置を監視し、その光学系２１の位置から光学系２１の光学中心位置を求める。
【００７５】
なお、本実施形態に係るカメラ１では、光学系２１に含まれる補正レンズの移動により光学系２１の光学中心がシフトすることから、光学系２１の光学中心と撮像素子３２の撮像面中心とが必ずしも一致しない。そこで、ＬＣＵ２２は、光学系２１の位置から光学中心位置を求めるようにしている。このときの光学中心位置の求め方としては、第１の実施形態に係るカメラ１と同様に、例えば、設計や製造の段階において、光学系２１の各位置での光学中心位置を予め測定しておき、その両者の関係を近似式又はテーブルとしてＬＣＵ２２が保持するように構成し、その近似式又はテーブルを基に光学系２１の位置から光学中心位置を求める方法がある。
【００７６】
ＬＣＵ２２は、その他、例えば、図示しない絞りの制御等も行う。なお、本実施形態に係るＬＣＵ２２の詳細については、図１１を用いて後述する。
Ｙａｗ角速度センサ２４ａは、ヨー方向の回転角速度を検出する。
【００７７】
Ｐｉｔｃｈ角速度センサ２４ｂは、ピッチ方向の回転角速度を検出する。
なお、本実施形態に係るカメラ１において、Ｙａｗ角速度センサ２４ａ、Ｐｉｔｃｈ角速度センサ２４ｂ、及びＲｏｌｌ角速度センサ３６は、同一の構成を有する角速度センサとするが、回転角速度の検出方向の違いにより実装方向が異なっている。
【００７８】
カメラ本体３は、第１の実施形態に係るカメラ１と同様に、シャッター３１、撮像素子３２、撮像素子駆動部３３、システムコントローラ３４、ブレ補正マイコン３５、Ｒｏｌｌ角速度センサ３６、及びＳＷ（スイッチ）部３７を含む。
【００７９】
シャッター３１、撮像素子３２、Ｒｏｌｌ角速度センサ３６、及びＳＷ部３７は、第１の実施形態に係るカメラ１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
撮像素子駆動部３３は、撮像素子３２を支持する構成を有し、ブレ補正マイコン３５の制御の下に、撮像素子３２の撮像面中心を回転中心として撮像素子３２を回転移動させる。この場合、撮像素子駆動部３３は、例えば、図５に示したものからＹ駆動部３３３を省いたものとしてもよい。この場合は、Ｙ駆動部３３３が省かれた分、撮像素子３２の回転移動範囲を広げることができる。
【００８０】
システムコントローラ３４は、接点４を介してのＬＣＵ２２との通信及びブレ補正マイコン３５との通信を行うと共に、カメラ本体３及びカメラ１の全体動作を制御する。例えば、システムコントローラ３４は、ＬＣＵ２２と協働してフォーカシングやズーミングを制御する。また、例えば、システムコントローラ３４は、シャッター３１及び撮像素子３２を制御する。また、例えば、システムコントローラ３４は、撮像素子３２から映像信号を読み出し、それを所定の形式の画像データに変換する。また、例えば、システムコントローラ３４は、ブレ補正マイコン３５から送信された撮像素子３２の回転中心位置（撮像面中心位置）やロール方向の回転ブレ補正量を受信し、それらをＬＣＵ２２に送信する。また、例えば、システムコントローラ３４は、ブレ補正の開始、終了の指示信号をブレ補正マイコン３５及びＬＣＵ２２に送信する。また、例えば、システムコントローラ３４は、ＳＷ部３７から送信された指示信号を受信し、その指示信号に応じた処理（例えば撮影指示信号に応じた撮影処理）を行う。
【００８１】
ブレ補正マイコン３５は、システムコントローラ３４から送信されたブレ補正の開始、終了の指示信号を受信する。また、ブレ補正マイコン３５は、Ｒｏｌｌ角速度センサ３６の出力に基づいて、像ブレを打ち消す方向に撮像素子３２を回転移動させるように撮像素子駆動部３３を制御する。また、ブレ補正マイコン３５は、撮像素子３２の回転中心位置やロール方向の回転ブレ補正量をシステムコントローラ３４に送信する。
【００８２】
図１０は、本実施形態に係るブレ補正マイコン３５の内部構成例を示す図である。
図１０に示したように、ブレ補正マイコン３５は、第１の実施形態に係るカメラ１と同様に、ＡＤＣ３５１、通信部３５２、補正量算出部３５３、及びモータドライバ３５４を含む。
【００８３】
ＡＤＣ３５１は、第１の実施形態に係るカメラ１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
通信部３５２は、システムコントローラ３４と通信を行う。例えば、通信部３５２は、システムコントローラ３４から送信されたブレ補正の開始、終了の指示信号を受信する。また、例えば、通信部３５２は、撮像素子３２の回転中心位置（撮像面中心位置）やＲｏｌｌ補正量算出部３５３１の算出結果（回転ブレ補正量）をシステムコントローラ３４に送信する。
【００８４】
補正量算出部３５３は、ＡＤＣ３５１の出力に基づいて、像ブレを打ち消す方向に撮像素子３２を回転移動させるための、撮像素子駆動部３３の目標駆動位置（θ）を算出する。
【００８５】
より詳しくは、補正量算出部３５３は、Ｒｏｌｌ補正量算出部３５３１及び目標駆動位置算出部３５３５を含み、その各部が次のような処理を行う。
Ｒｏｌｌ補正量算出部３５３１は、第１の実施形態に係るカメラ１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００８６】
目標駆動位置算出部３５３５は、Ｒｏｌｌ補正量算出部３５３１の算出結果（回転ブレ補正量）に基づいて、像ブレを打ち消す方向に撮像素子３２を回転移動させるための、撮像素子駆動部３３の目標駆動位置（θ）を算出する。
【００８７】
モータドライバ３５４は、目標駆動位置算出部３５３４の算出結果（撮像素子駆動部３３の目標駆動位置）に応じて、撮像素子駆動部３３に駆動パルスを出力する。
図１１は、本実施形態に係るＬＣＵ２２の内部構成例を示す図である。
【００８８】
図１１に示したように、ＬＣＵ２２は、ＡＤＣ２２１ａ、ＡＤＣ２２１ｂ、通信部２２２、補正量算出部２２３、及びモータドライバ２２４を含む。
ＡＤＣ２２１ａは、Ｙａｗ角速度センサ２４ａの出力信号であるアナログ信号を所定のサンプリングレートで逐次デジタル信号に変換して出力する。
【００８９】
ＡＤＣ２２１ｂは、Ｐｉｔｃｈ角速度センサ２４ｂの出力信号であるアナログ信号を所定のサンプリングレートで逐次デジタル信号に変換して出力する。
通信部２２２は、システムコントローラ３４と通信を行う。例えば、通信部２２２は、システムコントローラ３４から送信されたブレ補正の開始、終了の指示信号を受信する。また、例えば、通信部３５２は、システムコントローラ３４から送信された撮像素子３２の回転中心位置（撮像面中心位置）やロール方向の回転ブレ補正量を受信する。
【００９０】
補正量算出部２２３は、ＡＤＣ２２１ａの出力と、ＡＤＣ２２１ｂの出力と、通信部２２２が受信した撮像素子３２の回転中心位置（撮像面中心位置）及びロール方向の回転ブレ補正量とに基づいて、像ブレを打ち消す方向に補正レンズを移動させるための、光学系駆動部２３の目標駆動位置（Ｘt，Ｙt）を算出する。
【００９１】
より詳しくは、補正量算出部２２３は、Ｙａｗ変位量算出部２２３１ａ、Ｐｉｔｃｈ変位量算出部２２３１ｂ、Ｙａｗ／Ｐｉｔｃｈ補正量算出部２２３２、補正回転中心誤差算出部２２３３、補正回転中心誤差補償量算出部２２３４、目標位置算出部２２３５、及び目標位置変換部２２３６を含み、その各部が次のような処理を行う。
【００９２】
Ｙａｗ変位量算出部２２３１ａは、ＡＤＣ２２１ａの出力に基づいて、ブレ補正開始からのヨー方向の角度変位量を算出する。
Ｐｉｔｃｈ変位量算出部２２３１ｂは、ＡＤＣ２２１ｂの出力に基づいて、ブレ補正開始からのピッチ方向の角度変位量を算出する。
【００９３】
Ｙａｗ／Ｐｉｔｃｈ補正量算出部２２３２は、Ｙａｗ変位量算出部２２３１ａの算出結果（ヨー方向の角度変位量）と光学系２１の焦点距離とに基づいて、ブレ補正開始からのＸ方向の像面移動量を算出し、それをＸ方向のブレ補正量として出力する。また、Ｙａｗ／Ｐｉｔｃｈ補正量算出部２２３２は、それと共に、Ｐｉｔｃｈ変位量算出部２２３１ｂの算出結果（ピッチ方向の角度変位量）と光学系２１の焦点距離とに基づいて、ブレ補正開始からのＹ方向の像面移動量を算出し、それをＹ方向のブレ補正量として出力する。
【００９４】
なお、Ｙａｗ変位量算出部２２３１ａ、Ｐｉｔｃｈ変位量算出部２２３１ｂ、及びＹａｗ／Ｐｉｔｃｈ補正量算出部２２３２の詳細については、図１２を用いて後述する。
補正回転中心誤差算出部２２３３は、通信部３５２が受信した撮像素子３２の回転中心位置を、Ｙａｗ／Ｐｉｔｃｈ補正量算出部２２３２により算出されたＸ方向及びＹ方向のブレ補正量の分だけ移動させた位置と、光学系２１の光学中心位置との位置ズレ量（補正回転中心誤差）を算出する。
【００９５】
補正回転中心誤差補償量算出部２２３４は、補正回転中心誤差算出部２２３３の算出結果（補正回転中心誤差）と、通信部３５２が受信したロール方向の回転ブレ補正量とに基づいて、補正回転中心誤差を補償するための、Ｘ方向及びＹ方向の補正回転中心誤差補償量（Ｘc，Ｙc）を算出する。なお、この算出方法の詳細については、後述する図１３のＳ３５の説明の中で述べる。
【００９６】
目標位置算出部２２３５は、Ｙａｗ／Ｐｉｔｃｈ補正量算出部２２３２の算出結果（Ｘ方向及びＹ方向のブレ補正量）と補正回転中心誤差補償量算出部２２３４の算出結果（Ｘ方向及びＹ方向の補正回転中心誤差補償量）とを加算し、像ブレを打ち消す方向に補正レンズを移動させるための、補正レンズの目標位置（Ｘa，Ｙa）を算出する。なお、この算出方法の詳細については、後述する図１３のＳ３６の説明の中で述べる。
【００９７】
目標位置変換部２２３６は、目標位置算出部２２３５の算出結果（補正レンズの目標位置）を、光学系駆動部２３の目標駆動位置（Ｘt，Ｙt）に変換する。
モータドライバ２２４は、目標位置変換部２２３６の算出結果（光学系駆動部２３の目標駆動位置）に応じて、光学系駆動部２３に駆動パルスを出力する。
【００９８】
図１２は、Ｙａｗ変位量算出部２２３１ａ、Ｐｉｔｃｈ変位量算出部２２３１ｂ、及びＹａｗ／Ｐｉｔｃｈ補正量算出部２２３２の構成例を示す図である。
図１２に示したように、Ｙａｗ変位量算出部２２３１ａ、Ｐｉｔｃｈ変位量算出部２２３１ｂ、及びＹａｗ／Ｐｉｔｃｈ補正量算出部２２３２は、積分器２２３１１ａ、積分器２２３１１ｂ、乗算器２２３２１ａ、及び乗算器２２３２１ｂを含む。なお、積分器２２３１１ａは、Ｙａｗ変位量算出部２２３１ａに含まれ、積分器２２３１１ｂは、Ｐｉｔｃｈ変位量算出部２２３１ｂに含まれ、乗算器２２３２１ａ、２２３２１ｂは、Ｙａｗ／Ｐｉｔｃｈ補正量算出部２２３２に含まれる。
【００９９】
積分器２２３１１ａは、ＡＤＣ２２１ａの出力を時間積分して、ブレ補正開始からのヨー方向の角度変位量を算出する。
乗算器２２３２１ａは、積分器２２３１１ａの算出結果（ブレ補正開始からのヨー方向の角度変位量）と光学系２１の焦点距離とを乗算して、ブレ補正開始からのＸ方向の像面移動量を算出し、それをＸ方向のブレ補正量として出力する。
【０１００】
積分器２２３１１ｂは、ＡＤＣ２２１ｂの出力を時間積分して、ブレ補正開始からのピッチ方向の角度変位量を算出する。
乗算器２２３２１ｂは、積分器２２３１１ｂの算出結果（ブレ補正開始からのピッチ方向の角度変位量）と光学系２１の焦点距離とを乗算して、ブレ補正開始からのＹ方向の像面移動量を算出し、それをＹ方向のブレ補正量として出力する。
【０１０１】
なお、以上のように構成された本実施形態に係るカメラ１において、カメラ１は撮像装置の一例である。光学系２１は、被写体像を結像する光学系の一例である。撮像素子３２は、光学系により結像された被写体像を光電変換する撮像素子の一例である。光学系駆動部２３及び撮像素子駆動部３３は、光学系に含まれる像ブレ補正用レンズの並進移動及び撮像素子の回転移動を行わせる駆動部の一例である。Ｒｏｌｌ角速度センサ３６は、光学系の光軸方向を回転軸とする回転角速度を検出する第１の角速度検出部の一例である。ＬＣＵ２２及びブレ補正マイコン３５は、第１の角速度検出部により検出された回転角速度と、光学系の光学中心位置と、撮像素子の回転中心位置とに基づいて、像ブレが補正されるように駆動部を制御する像ブレ補正制御部の一例である。
【０１０２】
また、Ｙａｗ角速度センサ２４ａは、光学系の光軸方向に対して直行する第１の方向を回転軸とする回転角速度を検出する第２の角速度検出部の一例である。Ｐｉｔｃｈ角速度センサ２４ｂは、第１の方向に対して直交する第２の方向を回転軸とする回転角速度を検出する第３の角速度検出部の一例である。Ｒｏｌｌ補正量算出部３５３１は、第１の角速度検出部により検出された回転角速度に基づいて第１の像ブレ補正量を算出する第１の像ブレ補正量算出部の一例である。Ｙａｗ変位量算出部２２３１ａ、Ｐｉｔｃｈ変位量算出部２２３１ｂ、及びＹａｗ／Ｐｉｔｃｈ補正量算出部２２３２は、第２の角速度検出部により検出された回転角速度と光学系の焦点距離とに基づいて第２の像ブレ補正量を算出し、第３の角速度検出部により検出された回転角速度と光学系の焦点距離とに基づいて第３の像ブレ補正量を算出する第２の像ブレ補正量算出部の一例である。補正回転中心誤差算出部２２３３は、撮像素子の回転中心位置を、第２の像ブレ補正量算出部により算出された第２の像ブレ補正量及び第３の像ブレ補正量の分だけ移動させた位置と、光学系の光学中心位置との位置ズレ量を算出する位置ズレ量算出部の一例である。補正回転中心誤差補償量算出部２２３４は、第１の像ブレ補正量算出部により算出された第１の像ブレ補正量と、位置ズレ量算出部により算出された位置ズレ量とに基づいて、第１の方向の位置ズレ補償量及び第２の方向の位置ズレ補償量を算出する位置ズレ補償量算出部の一例である。なお、ＬＣＵ２２及びブレ補正マイコン３５は、第１の像ブレ補正量算出部により算出された第１の像ブレ補正量と、第２の像ブレ補正量算出部により算出された第２の像ブレ補正量及び第３の像ブレ補正量と、位置ズレ補償量算出部により算出された第１の方向の位置ズレ補償量及び第２の方向の位置ズレ補償量とに基づいて、像ブレが補正されるように前記駆動部を制御する像ブレ補正制御部の一例でもある。
【０１０３】
次に、本実施形態に係るカメラ１の像ブレ補正動作について説明する。
図１３は、その動作の一例を示すフローチャートである。
なお、本動作は、システムコントローラ３４から送信されたブレ補正開始指示信号をブレ補正マイコン３５及びＬＣＵ２２が受信すると開始する動作である。また、図１３において、左側はブレ補正マイコン３５の制御動作を示し、右側はＬＣＵ２２の制御動作を示している。
【０１０４】
図１３に示したように、本動作が開始すると、ブレ補正マイコン３５では、Ｒｏｌｌ角速度センサ３６によって検出され（Ｓ２１）、ＡＤＣ３５１によってデジタル信号に変換されたロール方向の回転角速度に基づいて、Ｒｏｌｌ補正量算出部３５３１が、ブレ補正開始からのロール方向の角度変位量を算出し（Ｓ２２）、その角度変位量をロール方向の回転ブレ補正量（θ）として出力する（Ｓ２３）。
【０１０５】
続いて、ブレ補正マイコン３５は、そのロール方向の回転ブレ補正量（θ）と撮像素子３２の回転中心位置（撮像面中心位置）（Ｘr，Ｙr）を、システムコントローラ３４を介してＬＣＵ２２に送信する（Ｓ２４）。
【０１０６】
続いて、目標駆動位置算出部３５３５は、Ｓ２３で出力された回転ブレ補正量（θ）に基づいて、像ブレを打ち消す方向に撮像素子３２を回転移動させるための、撮像素子駆動部３３の目標駆動位置（θ）を算出する（Ｓ２５）。
【０１０７】
続いて、モータドライバ３５４は、Ｓ２５で算出された撮像素子駆動部３３の目標駆動位置（θ）に応じて、撮像素子駆動部３３に駆動パルスを出力する（Ｓ２６）。これにより、撮像素子駆動部３３が目標駆動位置へ駆動し、回転ブレ補正が行われる。
【０１０８】
続いて、ブレ補正マイコン３５は、像ブレ補正終了か否か（システムコントローラ３４からブレ補正終了指示信号を受信したか否か）を判定し（Ｓ２７）、その判定結果がＮｏの場合には処理がＳ２１へ戻り、その判定結果がＹｅｓの場合には、ブレ補正マイコン３５の制御動作が終了する。
【０１０９】
一方、ＬＣＵ２２では、光学系２１の光学中心位置（Ｘo,Ｙo）と、Ｓ２４でブレ補正マイコン３５からシステムコントローラ３４を介して送信されたロール方向の回転ブレ補正量（θ）及び撮像素子３２の回転中心位置（Ｘr，Ｙr）を取得する（Ｓ３１）。
【０１１０】
続いて、Ｙａｗ角速度センサ２４ａ及びＰｉｔｃｈ角速度センサ２４ｂによって検出され（Ｓ３２）、ＡＤＣ２２１ａ及びＡＤＣ２２１ｂによってデジタル信号に変換されたヨー方向及びピッチ方向の回転角速度に基づいて、Ｙａｗ変位量算出部２２３１ａ及びＰｉｔｃｈ変位量算出部２２３１ｂが、ブレ補正開始からのヨー方向及びピッチ方向の角度変位量を算出する（Ｓ３３）。
【０１１１】
続いて、Ｙａｗ／Ｐｉｔｃｈ補正量算出部２２３２は、Ｓ３３で算出されたヨー方向の角度変位量と光学系２１の焦点距離とに基づいて、ブレ補正開始からのＸ方向の像面移動量をＸ方向のブレ補正量（Ｘ）として算出すると共に、Ｓ３３で算出されたピッチ方向の角度変位量と光学系２１の焦点距離とに基づいて、ブレ補正開始からのＹ方向の像面移動量をＹ方向のブレ補正量（Ｙ）として算出する（Ｓ３４）。
【０１１２】
続いて、補正回転中心誤差算出部２２３３は、Ｓ３１で取得された撮像素子３２の回転中心位置（Ｘr，Ｙr）を、Ｓ３４で算出されたＸ方向及びＹ方向のブレ補正量（Ｘ，Ｙ）の分だけ移動させた位置と、光学系２１の光学中心位置（Ｘo,Ｙo）との位置ズレ量（補正回転中心誤差）を算出し、補正回転中心誤差補償量算出部２２３４が、その補正回転中心誤差とＳ３１で取得された回転ブレ補正量（θ）とに基づいて、下記式（２）を用いて、補正回転中心誤差を補償するための、Ｘ方向及びＹ方向の補正回転中心誤差補償量（Ｘc，Ｙc）を算出する（Ｓ３５）。
【０１１３】
【数２】
2016035543.tif 000004
【０１１４】
続いて、目標位置算出部２２３５は、下記式（３）を用いて、Ｓ３４で算出されたＸ方向及びＹ方向のブレ補正量（Ｘ，Ｙ）とＳ３５で算出されたＸ方向及びＹ方向の補正回転中心誤差補償量（Ｘc，Ｙc）とを加算し、像ブレを打ち消す方向に補正レンズを移動させるための、補正レンズの目標位置（Ｘa，Ｙa）を算出し、目標位置変換部２２３６が、その補正レンズの目標位置（Ｘa，Ｙa）を、光学系駆動部２３の目標駆動位置（Ｘt，Ｙt）に変換する（Ｓ３６）。
【０１１５】
【数３】
2016035543.tif 000005
【０１１６】
続いて、モータドライバ２２４は、Ｓ３６で変換された光学系駆動部２３の目標駆動位置（Ｘt，Ｙt）に応じて、光学系駆動部２３に駆動パルスを出力する（Ｓ３７）。これにより、光学系駆動部２３が目標駆動位置へ駆動し、Ｙａｗ／Ｐｉｔｃｈ方向による角度ブレ補正と、Ｒｏｌｌ方向の回転ブレに伴うＸ方向、Ｙ方向の補正回転中心誤差に伴う像ブレの補正が行われる。
【０１１７】
続いて、ＬＣＵ２２は、像ブレ補正終了か否か（システムコントローラ３４からブレ補正終了指示信号を受信したか否か）を判定し（Ｓ３８）、その判定結果がＮｏの場合には処理がＳ３１へ戻り、その判定結果がＹｅｓの場合には、ＬＣＵ２２の制御動作が終了する。
【０１１８】
以上、本実施形態に係るカメラ１によれば、光学系２１に含まれる補正レンズの移動により光学系２１の光学中心がシフトして光学系２１の光学中心と撮像素子３２の撮像面中心とが一致していない場合であっても、カメラ１のヨー方向及びピッチ方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレは勿論のこと、カメラ１のロール方向の姿勢変化に伴って生じる像ブレを正確に補正することができる。
【０１１９】
また、本実施形態に係るカメラ１では、撮像素子３２の駆動機構として、撮像素子３２を回転移動させる駆動機構のみを備えていればよいので、撮像素子３２を並進移動させる駆動機構を備える必要がない分、撮像素子３２の回転移動範囲を広げることができる。
【０１２０】
以上、第１及び第２の実施形態に係るカメラ１について説明したが、各実施形態に係るカメラ１は各種の変形が可能である。
例えば、第１の実施形態に係るカメラ１において、光学系２１に含まれる１つのレンズ群が、フォーカスレンズ及びズームレンズの両方の役割を担うようにしてもよい。
【０１２１】
また、例えば、第２の実施形態に係るカメラ１において、光学系２１に含まれる１つのレンズ群が、フォーカスレンズ、ズームレンズ、及び補正レンズの２つ以上の役割を担うようにしてもよい。
【０１２２】
また、第１及び第２の各実施形態に係るカメラ１において、光学系２１はズームレンズを含まないようにしてもよい。この場合、光学系駆動部２３によるズームレンズの移動が不要になると共に、システムコントローラ３４と協働して行われるＬＣＵ２２によるズーミングの制御も不要になる。
【０１２３】
また、第１及び第２の各実施形態に係るカメラ１において、交換レンズ２は、手動によりフォーカシングやズーミングを行う構成としてもよい。この場合、光学系駆動部２３によるフォーカスレンズやズームレンズの移動が不要になると共に、システムコントローラ３４と協働して行われるＬＣＵ２２によるフォーカシングやズーミングの制御も不要になる。
【０１２４】
また、第１及び第２の各実施形態に係るカメラ１において、図示しない絞りの動作によっても光学系２１の光学中心がシフトする場合には、その絞りの動作と光学系２１の位置と光学系２１の光学中心位置との関係を近似式やテーブルとしてＬＣＵ２２が保持するように構成し、その近似式又はテーブルを基に、絞りの動作及び光学系２１の位置から光学中心位置を求めるようにしてもよい。
【０１２５】
また、第１の実施形態に係るカメラ１において、カメラ本体３が更にＹａｗ角速度センサ及びＰｉｔｃｈ角速度センサを備え、カメラ１のヨー方向及びピッチ方向の姿勢変化に伴う像ブレをも撮像素子駆動部３３の駆動制御により補正するように、ブレ補正マイコン３５を構成してもよい。
【０１２６】
以上、上述した実施形態は、発明の理解を容易にするために本発明の具体例を示したものであり、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
１          カメラ
２          交換レンズ
３          カメラ本体
４          接点
２１        光学系
２２        ＬＣＵ
２３        光学系駆動部
２４ａ      Ｙａｗ角速度センサ
２４ｂ      Ｐｉｔｃｈ角速度センサ
３１        シャッター
３２        撮像素子
３３        撮像素子駆動部
３４        システムコントローラ
３５        ブレ補正マイコン
３６        Ｒｏｌｌ角速度センサ
３７        ＳＷ部
２２１ａ、２２１ｂ  ＡＤＣ
２２２      通信部
２２３      補正量算出部
２２４      モータドライバ
３３１      Ｘ１駆動部
３３２      Ｘ２駆動部
３３３      Ｙ駆動部
３５１      ＡＤＣ
３５２      通信部
３５３      補正量算出部
３５４      モータドライバ
２２３１ａ  Ｙａｗ変位量算出部
２２３１ｂ  Ｐｉｔｃｈ変位量算出部
２２３２    Ｙａｗ／Ｐｉｔｃｈ補正量算出部
２２３３    補正回転中心誤差算出部
２２３４    補正回転中心誤差補償量算出部
２２３５    目標位置算出部
２２３６    目標位置変換部
３５３１    Ｒｏｌｌ補正量算出部
３５３２    補正回転中心誤差算出部
３５３３    補正回転中心誤差補償量算出部
３５３４    目標駆動位置算出部
３５３５    目標駆動位置算出部
２２３１１ａ、２２３１１ｂ  積分器
２２３２１ａ、２２３２１ｂ  乗算器
３５３１１  積分器
【図４】
2016035543.tif 000006
【図５】
2016035543.tif 000007
【図７】
2016035543.tif 000008
【図８】
2016035543.tif 000009
【図９】
2016035543.tif 000010
【図１２】
2016035543.tif 000011
【図１３】
2016035543.tif 000012
【図１】
2016035543.tif 000013
【図２】
2016035543.tif 000014
【図３】
2016035543.tif 000015
【図６】
2016035543.tif 000016
【図１０】
2016035543.tif 000017
【図１１】
2016035543.tif 000018