JP2002099014A

JP2002099014A - 信号予測装置及びこれを具えたカメラ

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Publication number: JP2002099014A
Application number: JP2000289141A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Yoshikawa; 俊和吉川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2002-04-05
Also published as: US20020054214A1

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の手ブレ信号予測装置は、１組の予測
係数で予測できる未来信号は１時点のみだった。しかも
その時点迄の時間間隔は予測係数を決定するための演算
開始段階で決定され、固定されてしまっていた。そのた
めに、任意の未来の信号予測のためにはその都度予測係
数を演算し直さなければならなかった。そのために、複
数の未来信号予測のためには複数の組の予測係数を演算
しなければならなかった。【解決手段】本発明の信号予測装置は、信号を検出する
信号検出部１と、前記検出された信号を用いて予測係数
を演算する予測係数演算部３と、前記予測係数と前記信
号検出部により検出された信号とを用いて予測演算され
た未来の信号を現在の信号として用いて未来の信号を予
測演算する予測演算部７と、を具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号予測装置、特
にカメラ等における手ブレ等の振動による撮影画像の劣
化を防止するために、手ブレ信号を予測する信号予測装
置、更にはこの信号予測装置と、この予測結果に基づい
て手ブレの補正を行う補正装置とを具えたカメラに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、撮像装置において手ブレによ
る画像劣化を防止する手法・装置が各種提案されてい
る。それらの手法の中に、特開平５−２０４０１２、特
開平５−２０４０１３、及び特開平５−２０４０１４に
開示された手ブレを予測する方法がある。この方法は、
撮影者の発する手ブレを、角速度センサやＣＣＤなどの
検出器などを用いて時系列の波形データとして周期的に
サンプリングし、その波形データの近未来を予測するこ
とにより、露光の禁止・許可の判定をしたり、また、予
測データをもとにアクチュエータで光学系を補正するこ
とにより、手ブレを防止したりするものである。

【０００３】そこで用いる波形データの予測値として、
予測を行う時点を含めた過去の手ブレサンプリングデー
タから数個のデータを一定の時間間隔で選択し、予測係
数と呼ばれる係数を各々のデータに乗算したものを加算
したデータを用いている。また、予測係数は、十分に揃
ったサンプリングデータ列に対し、予測のためのモデル
式を最小自乗法により当てはめることにより算出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、手ブ
レ量が予測できる時点は１つのみだった。しかもその時
点迄の時間間隔は予測係数を演算するために最小自乗法
を適用する段階で決定されているので、ひとたび波形の
予測段階に入ると、予測する未来までの時間間隔は固定
されてしまっているので、自由に変更することができな
かった。時間間隔を変更するためには、新たに過去のデ
ータに対し、最小自乗法を適用し直して予測係数そのも
のを計算し直さなければならなかった。

【０００５】従って、予測する未来までの時間間隔が長
い場合と短い場合との二つの時間間隔の時点、さらには
二つを超える複数の時間間隔での各時点での予測を行う
場合は、これらの予測する時点の数と同数回の最小自乗
法の計算を行い、各予測係数の組を算出し、これらの予
測時点の数と同数の予測係数の組を保持しなければなら
なかった。

【０００６】また、従来の手法では、予測係数の算出に
重回帰法による最小自乗法が用いられているが、予測す
る対象となる手ブレ量の振動波形および予測する未来ま
での時間間隔によっては、十分な予測精度が得られない
場合があった。

【０００７】また、従来の手法では、予測次数の決定に
当たっては、手ブレ量の振動波形の複数サンプルから事
前に統計的に調査しておき、次数は固定されたままとな
っていたが、撮影者が変わった場合や撮影状況により手
ブレ量の振動波形の傾向は大きく変化するため、次数が
固定されていてはその変化に応じた最適な予測を行うこ
とができなかった。

【０００８】上記の問題点を鑑みて、本発明は、一度予
測係数の組を算出したら、これを算出し直さなくても、
任意の時間間隔先の未来の手ブレ量等の振動量を予測可
能とし、また、一つの予測係数の組から複数の時間間隔
先の未来の手ブレ量等の振動量を予測可能とし、更にま
た、予測精度の向上を図ることを可能とし、さらに、撮
影時に最適な予測次数を設定可能とする振動量予測装置
およびこの振動量予測装置を具えた撮像装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、本発明は、第一に「信号列を検出する信号検出
部と、前記検出された信号列を用いて予測係数を演算す
る予測係数演算部と、前記予測係数と前記信号検出部に
より検出された信号列とを用いて予測演算された未来の
信号を現在の信号とすることによって更新された信号列
と前記予測係数との線型加重和により未来の信号を予測
演算する予測演算部と、を具えることを特徴とする信号
予測装置（請求項１）」を提供する。

【００１０】本発明は、検出した信号列と予測係数とに
より未来の信号を予測したら、この予測した信号を、現
在の信号として繰り込むのである。こうすることにより
次々と、次の未来の信号が予測できる。

【００１１】第二に「更に、予測する未来までの所望の
時間間隔により決定される所定回数を予測演算の繰り返
し回数が達成か未達成かを判定する繰り返し回数判定部
と、検出された過去の複数の信号から成る信号列を記憶
する第１の信号記憶部と、検出された最新の複数の信号
から成る信号列を記憶する第２の信号記憶部と、初期段
階においては前記第２の信号記憶部から出力される信号
列を記憶するが、前記未達成と判定される度毎に、該信
号列中の最古の信号が破棄されると共に予測演算された
未来の信号が現在の信号として追加されることによって
前記更新がなされる第３の信号記憶部とを具え、前記予
測係数演算部は前記第１の信号記憶部に記憶されている
信号列を用いて前記予測係数を演算し、前記予測演算部
は前記第３の信号記憶部に記憶されている信号列と前記
予測係数とを用いて未来の信号を予測演算することを特
徴とする請求項１記載の信号予測装置（請求項２）」を
提供する。

【００１２】第三に「前記予測係数演算部は、前向き予
測誤差および後向き予測誤差を最小化する予測係数並び
に前記予測係数に対する予測誤差を算出する前向き・後
向き予測誤差最小化演算部と、前記予測誤差が所定の精
度を満足するか否かの判定を行う予測誤差判定部と、前
記予測誤差判定部において、予測誤差が所定の精度を満
足しないと判定された場合、予測次数を引き上げ、再設
定する予測次数設定部と、を有することを特徴とする請
求項１〜２何れか１項記載の信号予測装置（請求項
３）」を提供する。

【００１３】第四に「前記信号がカメラの手ブレ信号で
あることを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の信
号予測装置（請求項４）」を提供する。第五に「撮像レ
ンズと、像検出部と、請求項４記載の信号予測装置と、
前記信号予測装置により予測された手ブレ信号に基づい
て手ブレを最小化すべく補正する手ブレ補正部とを具え
たことを特徴とするカメラ（請求項５）」を提供する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の理解を容易にするため
に、本発明を、先ず原理面から説明する。一般に用いら
れるディジタルフィルタの一つとしてＡＲフィルタ（自
己回帰フィルタ）がある。ＡＲフィルタは数１式で表さ
れる機能を有する線形フィルタを指す。

【００１５】

【数１】

【００１６】ここで、ｘ( ｎ) は時間ｎ（ｎは整数）に
おいてフィルタに入力される信号、ｅ( ｎ) は時間ｎに
おいてフィルタから出力される信号、ａ_kは過去の入力
信号ｘ( ｎ−ｋ) の加重係数を表す。ここで、ｋは１以
上ｍ（ｍは正整数）以下の正整数である。つまり、ＡＲ
フィルタは、現在（時間ｎ）の信号ｘ( ｎ) を入力する
と、過去に入力されたｍ個の信号列ｘ( ｎ−ｍ) 、ｘ(
ｎ−ｍ＋１) 、ｘ( ｎ−ｍ＋２) 、・・・・・、ｘ( ｎ
−２) 、ｘ( ｎ−１) の線形加重和と現在の信号との和
の信号ｅ( ｎ) を出力するフィルタである。ここで、こ
のＡＲフィルタの加重係数ａ₁〜ａ_mが適当に決定され
ていて、このフィルタにある信号列を入力すると常に０
を出力すると仮定する。これを式で表すと、数２式のよ
うになる。

【００１７】

【数２】

【００１８】すると、この式は、過去に入力されたｍ個
の信号列から、現在の信号の予測値ｘ( ｎ) を、そのｍ
個の信号列の線形加重和として出力するフィルタの機能
を表すと言うことが出来る。時間を一単位進め、数３式
のように変形する。

【００１９】

【数３】

【００２０】この式は、現在および過去に入力されたｍ
個の信号から、一単位未来の信号の予測値ｘ( ｎ＋１)
を出力するフィルタの機能を表すと言うことができる。
即ち、現在および過去に入力されたｍ個の信号から、一
単位未来の信号を予測することができる。

【００２１】これは、一種の線形予測法であり、ｍは予
測次数、係数ａ_kは予測係数である。ここで、入力され
る信号列ｘ( ｎ) を振動量の検出器から出力される波形
データとすれば、数３式の演算を行うことで、振動量を
予測することができる。

【００２２】数３式を用いて未来の信号を予測するため
には、数２式にて、ある信号列を入力すると常に０を出
力するような係数ａ_kの組、即ち予測係数を求めなけれ
ばならない。本発明では、そのために、予測の対象とな
る信号の初期Ｎ個に対し、ブルグ法（Burg法または最大
エントロピー法）の考え方を適用した。実際の信号にお
いて完全に数２式で表されるフィルタを満足する係数ａ
_kの組が存在することは極稀である。つまり、数１式の
右辺即ちｅ( ｎ) が、有限な大きさを持つ予測誤差とい
う形で現れる。ブルグ法ではこの誤差の扱いを、前向き
予測誤差と後向き予測誤差という２つの誤差に分けて考
え、それぞれの自乗の和を最小にするという基準の基に
予測係数を決定する。ここでいう前向き予測誤差のｆｅ
^(m)( ｎ）と後向き予測誤差のｂｅ^(m)( ｎ）は、ｍ次
の場合、それぞれ数４式、数５式で表される。ここで、
予測次数ｍ次におけるｋ番目の予測係数をａ_k ^(m)と表
している。

【００２３】

【数４】

【００２４】

【数５】

【００２５】尚、ｎ＝ｍ，ｍ＋１，・・・，Ｎ−１であ
る。次数が５次の場合の例を図５、図６に示す。ここ
で、数６式で定義される反射係数Ｃ_mを用いて、数４
式、数５式を変形すると、前向き予測誤差および後向き
予測誤差は各々数７式、数８式で表される。

【００２６】

【数６】

【００２７】

【数７】

【００２８】

【数８】

【００２９】ただし、数７式、数８式ともにｎ＝ｍ，ｍ
＋１，・・・，Ｎ−１である。反射係数は、前向き、後
向き予測誤差のそれぞれの自乗の和を最小にする、とい
う基準で決定する。数９式を最小にするＣ_mは、数１０
式となる。

【００３０】

【数９】

【００３１】

【数１０】

【００３２】このＣ_mから漸化式を用いて予測係数ａ_k
^(m)を求めることができる。このようにして算出された
予測係数ａ_k ^(m)と信号列( ｘ( ｎ−ｍ＋１) 、ｘ( ｎ
−ｍ＋２) 、・・・・・、ｘ( ｎ−１) 、ｘ( ｎ))の測
定値とを数３式に代入すれば、未来の信号をｘ（ｎ＋
１）として予測することができる。

【００３３】以上の予測計算は随時に何度でも行うこと
ができる。即ち、一度、予測係数を算出してしまえば、
数３式に現在を含めた過去ｍ個の信号を順次代入するこ
とにより随時に（何時でも）、何度でも次々と１サンプ
リング時間先（１単位の時間先）の信号を予測すること
が可能となる。以上説明した予測の様子を図３に示す。
尚本図では予測を２度行っている。図３では２番目の予
測は最初の予測から１サンプリング後に行っているが、
１サンプリング後でなくて何サンプリング後であっても
良いことは言う迄もない。

【００３４】［実施形態１］我々はここで、この算出さ
れた予測値ｘ（ｎ＋１）を現在の信号と見做せば、数３
式を再度用いることにより次の未来の信号、即ち２サン
プリング先の信号を予測できることに気付いた。このた
めに、数３式にて、最古の信号ｘ( ｎ−ｍ＋１) を破棄
し、ｎをｎ−１とする、即ちｎ→ｎ−１の置換を行うの
である。この置換操作は時間を１単位だけ繰り上げるこ
とに相当し、予測値ｘ（ｎ＋１）は現在値ｘ（ｎ）とし
て数３式に代入され、ｘ（ｎ＋１）が次の未来の予測値
として算出される。以上の予測計算は何度でも繰り返す
ことができ、ｎ回繰り返せば、ｎサンプリング先の信号
が予測される。即ち、一度、予測係数を算出してしまえ
ば、数３式に現在を含めた過去ｍ個の信号量を順次代入
することにより次々と１サンプリング時間先（１単位の
時間先）の信号を何度でも繰り返し予測することが可能
となる。この予測計算をｍ＋１回以上繰り返し行えば、
終には算出された予測信号列のみでｍ＋１サンプリング
以上先の未来信号を予測することができる。未来信号
を、どのようなタイミングでも、事前に設定されたサン
プリング時間間隔で決定されるタイミング精度で、複数
の時間間隔でいくつでも、予測することが出来る。図４
に、上に説明した予測次数が３次（ｍ＝３）における１
サンプリング先の予測例及び、２サンプリング先の予測
例を示す。

【００３５】以上のように本発明は、一度予測係数を算
出すれば、予測係数を算出し直すことなく、任意の時間
間隔先の未来を予測することを可能とし、かつ、複数の
サンプリング時間間隔先の信号の予測をも可能とする。

【００３６】図１に、２サンプリング以上先の信号を予
測する信号予測装置の概要図を示す。図１にて、１は信
号検出部、２は第１の信号記憶部、３は予測係数演算
部、４は予測係数記憶部、５は第２の信号記憶部、６は
第３の信号記憶部、７は予測演算部、８は信号シフト
部、９は繰り返し回数判定部である。

【００３７】信号検出部１は信号を検出し、第１の信号
記憶部２と第２の信号記憶部５は各々その信号データを
記憶する。予測係数演算部３は第１の信号記憶部２から
出力される信号データから、信号を予測するための予測
係数を算出する。予測係数記憶部４は予測係数演算部３
から出力される予測係数を記憶する。第３の信号記憶部
６は第２の信号記憶部５から出力される信号データを記
憶する。予測演算部７は予測係数記憶部４から出力され
る予測係数と第３の信号記憶部６から出力される信号デ
ータとを乗算および加算し、予測信号を演算する。繰り
返し回数判定部は、予測演算部７において行われた演算
の繰り返し回数が所定の回数に達しているか否かの判定
を、予測する未来迄の所望の時間間隔に基づいて事前に
決定され記憶されている所定の繰り返し回数との比較す
ることにより行い、演算回数が達成と判定した場合、演
算結果を予測信号として出力する。手ブレ信号シフト部
８は、演算回数を未達成と判定した場合、第３の信号記
憶部６に記憶されている信号データを過去に向けて１単
位だけ繰り上げシフトし、かつ、予測演算部７にて演算
された予測信号を現在の信号データと見做し、尚且最古
の信号を破棄することにより信号データを更新し、これ
ら更新された信号データを第３の信号記憶部６に格納す
る。次には予測演算部７は第３の信号記憶部６から出力
されるこの更新された信号データと予測係数記憶部４か
らの出力される予測係数とを乗算および加算し、予測信
号を演算するのである。これらのプロセスは繰り返さ
れ、第３の信号記憶部６に記憶された信号データは更新
されながら、次々と遠い未来の予測信号が出力される。

【００３８】［実施形態２］ここで、実施形態１で説明
した予測係数演算部３の構成としては特に限定がない
が、図２に示された構成が好ましい一例である。１０は
前向き・後向き予測誤差最小化演算部、１１は予測誤差
判定部、１２は予測次数設定部である。前向き・後向き
予測誤差最小化演算部１０は、第１の信号記憶部２（図
１参照）から出力される信号を基に前向き予測誤差およ
び後向き予測誤差を最小化する予測係数およびこの予測
係数に対する予測誤差を算出し、これらを出力する。予
測誤差判定部１１は前向き・後向き予測誤差最小化演算
部１０から出力される予測誤差が許容値以内か否かの判
定を行い、許容値以内と判定した場合に予測係数を出力
する。予測誤差判定部１１が、予測誤差が許容値を超え
ると判定した場合、予測次数設定部１２は、予測次数を
引き上げるための予測次数の再設定信号を算出し、これ
を前向き・後向き予測誤差最小化演算部１０に出力す
る。このようにして所定の精度に対して適切な次数の予
測係数が算出されるのである。このようにして、必要精
度に対して過度に次数を高めた場合に起こる不要な演算
による演算時間の長時間化の問題、逆に必要精度に対し
て次数が低過ぎる場合に起こる予測精度が仕様を満たさ
ない問題を解消できる。対象信号をカメラの手ブレ信号
とした場合には、撮影者や撮影状況に応じた最適な予測
次数を設定することができる。

【００３９】［実施形態３］以下、本発明の信号予測装
置のカメラへの実施形態を図を用いて説明するが、本発
明はこの図の範囲に限定されるものではない。ここで、
信号は手ブレ信号である。

【００４０】図７は、本発明における、手ぶれ量予測装
置を内蔵した手ブレ補正カメラの実施形態の一例を示す
ブロック図である。２１は振動を検出するための角速度
センサ、２２は増幅部、２３はローパスフィルタ、２４
は予測演算部、２５は基準値演算部、２７は駆動部、２
８は電源供給部、２９はカメラ制御部、３０は手ブレ補
正レンズであり、撮像レンズの一部または全体を構成し
ている。また、ＳＷ１は半押しスイッチ、ＳＷ２は全押
しスイッチである。

【００４１】角速度センサ２１は、カメラが受ける角速
度を検出する機能を有する。角速度センサ２１は、自身
が受ける振動によるコリオリ力を検出し、それに比例し
た電圧値を出力する。通常は２軸方向で角速度を検出す
る必要から、各軸用に１つづつ、計２つ搭載される。増
幅部２２は、角速度センサ２１の出力電圧値を増幅し、
ローパスフィルタへ増幅信号を送る。ローパスフィルタ
２３は、増幅部２２からの信号からノイズ等の高周波成
分をカットする。このために、増幅部からの信号をＣＰ
Ｕによりディジタル的に演算させても良いし、電気回路
を利用したアナログフィルタを用いても良い。幾多の測
定の結果、人間の角速度の振動の多くは高周波側で約２
０Ｈｚ迄の振動成分が含まれていることが判明したの
で、ローパスフィルタの遮断周波数をその周波数よりも
大きくした。遮断周波数を余り高くし過ぎると、効率的
に高周波のノイズ成分を落とすことが出来なくなってし
まう。これとは逆に、遮断周波数を余り低くし過ぎる
と、信号の高周波成分を部分的にカットして除去してし
まう危険がある。いずれの場合も信号の信号雑音比（Ｓ
／Ｎ）の低下を招き、予測精度の低下を招きかねないの
で好ましくなく、遮断周波数は適切に決定されなければ
ならない。

【００４２】ローパスフィルタ２３の出力は、基準値演
算部２５と予測演算部２４と駆動信号演算部２６へと送
られる。予測演算部２４は、基本的には図１のように構
成されており、ローパスフィルタ２３からの角速度信号
を用い、角速度の大きさの予測のための演算を行う。こ
の演算結果の角速度の予測信号は基準値演算部２５に出
力される。基準値演算部２５は、その角速度の予測信号
とローパスフィルタ２３からの角速度信号とから基準値
を演算し、その基準値を駆動信号演算部２６へ出力す
る。この基準値は、過去、現在、未来の角速度の基準値
とも呼ぶべき値であり、例えば、ローパスフィルタ２３
からのその角速度信号と角速度のその予測信号との時間
平均値が用いられる。

【００４３】駆動信号演算部２６は、ローパスフィルタ
２３から入力する角速度信号からその基準値を減算す
る。この減算した値は、未来の角速度信号の変化分に相
当する量である。この後、その減算した値に対して所定
時間に渡り積分演算を行う。この積分演算を行うことに
より、未来の角速度信号の変化分に相当する量が角変位
信号へと変換される。更に、角変位信号を手ブレ補正レ
ンズの駆動信号へ変換する演算を行う。その駆動信号は
駆動部２７へ送信される。

【００４４】駆動部２７は、制御用のサーボ回路と、手
ブレ補正レンズ３０を駆動するためのアクチュエータ等
とを具える。制御用のサーボ回路はアクチュエータを動
かして、手ブレ補正レンズを移動させると共に、手ブレ
補正レンズ３０の移動量を制御する。手ブレ補正レンズ
３０は、撮像装置の撮像光学系に内蔵されており、この
撮像光学系の少なくとも一部を構成している。手ブレ補
正レンズ３０は駆動部２７内のアクチュエータにより駆
動される。アクチュエータが駆動する方向は、予測され
る角変位による像の変位を打ち消す方向であり、且つ撮
像光学系の光軸と垂直方向である。また、駆動する量
は、予測される角変位による像の変位量を充分に打ち消
すために必要な量となるよう調整されている。この手ブ
レ補正レンズ３０の駆動は、角変位の予測信号に同期さ
せて行われる。このようにして、カメラの撮像光学系の
光軸に角変位を与えて偏心させ、手ブレによる像の変位
を打ち消すことにより像ブレを補正する。その結果、本
発明のカメラの撮像画像には像ブレによる画質の劣化が
無い。本発明の対象の手ブレ補正レンズを具える撮像レ
ンズは一眼レフのような交換式でもよいし、コンパクト
カメラのような非交換式でもよい。

【００４５】ここで、半押しスイッチＳＷ１は、不図示
のレリーズボタン（シャッターボタン）の半押し動作に
連動してＯＮとなるスイッチであり、全押しスイッチＳ
Ｗ２は、そのレリーズボタンの全押し動作に連動してＯ
Ｎとなるスイッチである。カメラ制御部２９はカメラ全
体の動作を制御する制御部を具え、この中に半押しタイ
マを具える。半押しタイマ２３は、カメラの半押しスイ
ッチＳＷ１がＯＮとなると同時にＯＮとなる。半押しス
イッチＳＷ１が押されている間はＯＮのままであり、ま
た半押しスイッチＳＷ１がＯＦＦとなってからも一定時
間はＯＮのままである。

【００４６】電源供給部２８は、カメラ制御部２９がＯ
Ｎの間は角速度センサ２１に電源を供給し続ける。カメ
ラ制御部２９がＯＦＦの時は、角速度センサ２１への電
源の供給は停止する。従って、カメラ制御部２９がＯＮ
の間のみ、角速度センサ２１によるカメラの手ブレ信号
検出が可能となる。［実施例１］次に、カメラに手ブレ信号予測装置を適用
した場合の実施例として、常に３０ｍｓｅｃ後および５
０ｍｓｅｃ後の手ブレ信号の予測を行う場合について図
１、図２、図７、及び図８を用いて説明する。予測対象
となる手ブレの例として、撮像装置に取り付けられた角
速度センサから出力された手ブレ信号の例を図８に表示
してある。一般に手ブレはピッチ方向、ヨー方向、ロー
ル方向それぞれの方向に発生するが、発明の理解を容易
にするために、１方向について信号の予測および補正を
行う例について説明する。尚、他方向についても同様に
適用することが可能である。

【００４７】図８において、各手ブレ信号は１ｍｓｅｃ
間隔でサンプリングされる。撮影時には、手ブレ補正機
構を駆動するためのスイッチがＯＮになった時点で、１
秒間、角速度センサから出力される信号が図１の第１の
信号記憶部２に保持される。この、Ｎ＝１００１個（図
中ｘ（０）〜ｘ（１０００））の手ブレ信号データが第
１の信号記憶部１に蓄えられると、この手ブレ信号デー
タは図１の予測係数演算部３に送られる。図２に、予測
係数演算部３の前向き・後向き予測誤差最小化演算部１
０では、前記最大エントロピー法を用いて前向き予測誤
差、後向き予測誤差を最小化する演算を行い、例えば３
次の予測係数及び、そのときの予測誤差の分散を求め
る。予測誤差の分散が求められると、その分散値は予測
誤差判定部１１において、許容誤差内に収まっているか
否かの判定が行われ、許容誤差内に収まっていない場合
は、予測次数設定部１２において、予測次数を１つ増や
し、再び前向き・後向き予測誤差最小化演算部１０にお
いて、４次の予測係数及び、そのときの予測誤差の分散
を求める。予測誤差判定部１１において許容誤差内にお
さまったと判定されるまで、予測次数を増やしながら繰
り返し演算が行われることになる。

【００４８】ここでは例として、予測次数が５次のとき
に予測誤差判定部１１において予測誤差の分散が許容誤
差内に収まったと判定されたものとし説明を進める。図
１にて、予測係数演算部３においてａ₁〜ａ₅の５個の
予測係数が求められると、その出力は予測係数記憶部４
に記憶される。一方、予測次数が決定されると、角速度
センサ２１から出力されるｘ（９９６）〜ｘ（１００
０）の５個の手ブレ信号データを予測に用いるデータと
して第２の信号記憶部５において記憶する。また、第３
の信号記憶部６において、第２の信号記憶部５に記憶し
たものと同じデータを一時的に記憶する。予測演算部７
では、第３の信号記憶部６に保持された５個のデータと
予測係数記憶部４に記憶された５個の予測係数とから、
数３式を用いてｘ’( １００１）の手ブレ信号を予測演
算する。この予測演算結果は１ｍｓｅｃ先の手ブレ信号
である。

【００４９】次に繰り返し回数判定部９は演算繰り返し
回数を判定する。繰り返し回数判定部９には、予測対象
の３０ｍｓｅｃ後と５０ｍｓｅｃ後の未来に対応する演
算回数３０回と５０回とが各々記憶されている。従っ
て、繰り返し回数判定部９は、繰り返し演算の回数が未
達成と判定し、予測したデータｘ’( １００１）を信号
シフト部８へ送る。信号シフト部８は、この予測データ
を現在のデータとみなし、第３の信号記憶部６が記憶し
ていたデータをｘ（９９７）〜ｘ（１０００）とこの予
測したｘ’( １００１）との合計５個のデータにセット
しなおす。そして再び予測演算部７がこの新しい５個の
データと予測係数記憶部４に記憶された予測係数を用い
てｘ’( １００２）のデータを予測する。

【００５０】次に、繰り返し回数判定部９が再度演算繰
り返し回数を判定する。この段階では演算繰り返し回数
は２である。この手順は、新たに演算された予測データ
を次々と現在データに繰入れながら、演算回数が３０回
になるまで繰り返される。この結果、３０ｍｓｅｃ先の
手ブレ信号であるｘ’( １０３０）が予測演算される。
更に同様に２０回の演算を繰り返すことにより、５０ｍ
ｓｅｃ先の手ブレ信号であるｘ’( １０５０）が予測演
算される。つまり、本実施例では、ｘ（９９６）〜ｘ
（１０００）の手ブレ信号データから、ｘ’( １０３
０）とｘ’( １０５０）の手ブレ信号を予測したことに
なる。図７にて角速度センサ２１からｘ( １００１）の
実測信号が出力されると、第２の信号記憶部５はｘ( ９
９６）のデータを破棄し、ｘ（９９７）〜ｘ（１００
１）のデータを記憶する。そして前記と同手順により、
ｘ（９９７）〜ｘ（１００１）のデータと予測係数とか
ら、ｘ’( １０３１）とｘ’( １０５１）の２つの時間
間隔の未来の手ブレ信号を予測することができる。

【００５１】例えば、この２つの時間間隔の未来の手ブ
レ信号を予測することにより、信号を受けてからアクチ
ュエータが実動作するまでのタイムラグが問題になる場
合などに、遠い未来側の予測信号からアクチュエータを
駆動するための準備処理を行い、近い未来側の予測値に
より高精度にアクチュエータを駆動し、補正を行うこと
が可能となる。

【００５２】前記の例では２つの未来を予測するものと
したが、これに限るものではなく、２つ以上の数の未来
を予測することも可能である。以上実施形態１〜３、実
施例１により本発明を説明したが、本発明は、カメラの
手ブレ信号の予測のみならず、通常の振動の予測、他の
物理量の予測にも用いることができることは言うまでも
ない。

【００５３】

【発明の効果】本発明では、以下に記載されるような効
果が得られる。請求項１の発明によれば、予測演算され
た未来の信号を現在の信号として用いて、次の未来の信
号を予測演算するので、次の未来の信号を予測すること
ができる。

【００５４】請求項２の発明によれば、第１と第２と第
３との信号記憶部と、演算の繰り返し回数判定部とを具
えているので、請求項１の発明の効果に合わせて、演算
の所定回数を変えることによってこの演算の繰り返し回
数を変えることにより、どんなタイミングでも、近い未
来から遠い未来迄のいくつの未来でも、未来の信号予測
が可能である。

【００５５】請求項３の発明によれば、予測係数演算部
が、前向き予測誤差および後向き予測誤差を最小化する
予測係数並びにこの予測係数に対する予測誤差を算出
し、予測誤差が所定の精度を満足しない場合、予測次数
を引き上げ、再設定するので、請求項１〜２何れか１項
記載の発明の効果に合わせて、予測次数が所定精度に適
合して最適に決められ、信号の予測精度に過不足が無
い。

【００５６】請求項４の発明の信号予測装置は、カメラ
の手ブレ信号を対象とした請求項１〜３何れか１項記載
の信号予測装置であるので、カメラの手ブレ信号が上記
請求項１〜３何れか１項の効果のように好ましく予測で
きる。

【００５７】請求項５の発明によれば、本発明のカメラ
は、請求項４記載の手ブレ信号予測装置を具え、これに
より予測された予測信号に基づいて手ブレを最小化する
手ブレ補正部を更に具えるので、本発明のカメラは像ブ
レによる画質劣化が極めて少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の信号予測装置の概要図である。

【図２】本発明の予測係数演算部の構成例の概要図であ
る。

【図３】本発明の説明段階としての、過去の３サンプル
を用いて１サンプリング先を予測する例の説明図であ
る。

【図４】本発明の実施形態１による、過去の３サンプル
を用いて２サンプリング先を予測する例の説明図であ
る。

【図５】前向き予測誤差の例を示した図である。

【図６】後向き予測誤差の例を示した図である。

【図７】本発明の手ぶれ信号予測装置を内蔵した手ブレ
補正カメラである。

【図８】複数の未来（ｘ' （１０３０）とｘ' （１０５
０））を予測する実施例の説明図である。

【符号の説明】

１信号検出部２第１の信号記憶部３予測係数演算部４予測係数記憶部５第２の信号記憶部６第３の信号記憶部７予測演算部８信号シフト部９繰り返し回数判定部１０前向き・後向き予測誤差最小化演算部１１予測誤差判定部１２予測次数設定部２１角速度センサ２２増幅部２３ローパスフィルタ２４予測演算部２５基準値演算部２６駆動信号演算部２７駆動部２８電源供給部２９カメラ制御部３０手ブレ補正レンズＳＷ１半押しスイッチＳＷ２全押しスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号列を検出する信号検出部と、前記検出
された信号列を用いて予測係数を演算する予測係数演算
部と、前記予測係数と前記信号検出部により検出された
信号列とを用いて予測演算された未来の信号を現在の信
号とすることによって更新された信号列と前記予測係数
との線型加重和により未来の信号を予測演算する予測演
算部と、を具えることを特徴とする信号予測装置。
【請求項２】更に、予測する未来までの所望の時間間隔
により決定される所定回数を予測演算の繰り返し回数が
達成か未達成かを判定する繰り返し回数判定部と、検出
された過去の複数の信号から成る信号列を記憶する第１
の信号記憶部と、検出された最新の複数の信号から成る
信号列を記憶する第２の信号記憶部と、初期段階におい
ては前記第２の信号記憶部から出力される信号列を記憶
するが、前記未達成と判定される度毎に、該信号列中の
最古の信号が破棄されると共に予測演算された未来の信
号が現在の信号として追加されることによって前記更新
がなされる第３の信号記憶部とを具え、前記予測係数演
算部は前記第１の信号記憶部に記憶されている信号列を
用いて前記予測係数を演算し、前記予測演算部は前記第
３の信号記憶部に記憶されている信号列と前記予測係数
とを用いて未来の信号を予測演算することを特徴とする
請求項１記載の信号予測装置。
【請求項３】前記予測係数演算部は、前向き予測誤差お
よび後向き予測誤差を最小化する予測係数並びに前記予
測係数に対する予測誤差を算出する前向き・後向き予測
誤差最小化演算部と、前記予測誤差が所定の精度を満足
するか否かの判定を行う予測誤差判定部と、前記予測誤
差判定部において、予測誤差が所定の精度を満足しない
と判定された場合、予測次数を引き上げ、再設定する予
測次数設定部と、を有することを特徴とする請求項１〜
２何れか１項記載の信号予測装置。
【請求項４】前記信号がカメラの手ブレ信号であること
を特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の信号予測装
置。
【請求項５】撮像レンズと、像検出部と、請求項４記載
の信号予測装置と、前記信号予測装置により予測された
手ブレ信号に基づいて手ブレを最小化すべく補正する手
ブレ補正部とを具えたことを特徴とするカメラ。