JP2023035381A - 像ブレ補正装置、撮像システム、カメラ本体、像ブレ補正装置の制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の加速度計を有する撮像装置において、角度ブレの影響によって生じる平行ブレに対して高精度な像ブレ補正を行う。【解決手段】カメラＣＰＵ１０８は、角速度計１１０で検出された撮像装置１００に加わる角速度を取得する角速度取得手段と、複数の加速度計１１１および１１２で検出された撮像装置１００に加わる加速度を取得する加速度取得手段と、撮像装置１００の姿勢に応じて、複数の加速度計で検出された加速度から１つの加速度を選択する加速度選択部９０８と、角速度と加速度選択部９０８で選択された加速度に基づいて、像ブレを補正するための補正値を算出する補正値算出手段と、補正値に基づいて、像ブレを補正する像ブレ補正部を制御する制御手段と、を有する。【選択図】図９

Description

本発明は、像ブレ補正装置、撮像システム、カメラ本体、像ブレ補正装置の制御方法およびプログラムに関する。

現在のカメラは露出決定やピント合わせといった、撮影上の重要な作業が全自動化され、操作に習熟していない人でも撮影に失敗する可能性は少なくなってきている。また、手ブレ等による像ブレを補正するための像ブレ補正装置を備えたカメラが増えている。カメラの手ブレは通常、周波数１乃至２０Ｈｚ程度の振動である。特許文献１は、ヨー方向とロール方向それぞれの平行ブレの補正量を算出して像ブレ補正を行う像ブレ補正装置を開示している。

特開２０１２－８８４６６号公報

特許文献１は平行ブレの演算において、カメラが１つの回転軸周りに回転しているという仮定に立っている。しかしながら、人体は二つ以上の回転中心を持つ運動も行うことがあるため、この仮定では演算しきれない平行ブレが残存してしまう可能性がある。例えば、カメラの水平方向における平行ブレの検出には、ヨー方向の角度ブレ補正用に取り付けられたヨー方向角速度センサとカメラの水平方向の加速度を検出する加速度センサが用いられ、両センサによる検出値から水平方向の平行ブレ補正量が算出される。しかし、カメラの水平方向の平行ブレは、ヨー方向のカメラ回転による平行ブレの他にロール方向のカメラ回転に伴う平行ブレの影響も受ける。そのため、ヨー方向の回転によって生じた加速度を検出するための加速度センサが検出する信号は、実際は、ヨー方向のカメラ回転による平行ブレとロール方向のカメラ回転による平行ブレの両方の影響を受けた信号となる。ロール方向のブレの影響が加速度センサに重畳することで、演算によって求められるヨー方向の角度ブレの回転中心から加速度計までの距離に誤差が生じ、平行ブレに対する像ブレ補正の精度が低下してしまう。

本発明は、複数の加速度計を有する撮像装置において、角度ブレの影響によって生じる平行ブレに対して高精度な像ブレ補正を行うことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の像ブレ補正装置は、角速度計で検出された撮像装置に加わる角速度を取得する角速度取得手段と、複数の加速度計で検出された前記撮像装置に加わる加速度を取得する加速度取得手段と、前記撮像装置の姿勢に応じて、前記複数の加速度計で検出された加速度から１つの加速度を選択する加速度選択手段と、前記角速度と前記加速度選択手段で選択された加速度に基づいて、像ブレを補正するための補正値を算出する補正値算出手段と、前記補正値に基づいて、像ブレを補正する像ブレ補正部を制御する制御手段と、を有する。

本発明によれば、複数の加速度計を有する撮像装置において、角度ブレの影響によって生じる平行ブレに対して高精度な像ブレ補正を行うことができる。

像ブレ補正機能を有する撮像装置を上面からみた模式図である。 像ブレ補正機能を有する撮像装置を側面から見た模式図である。 像ブレ補正機能を有する撮像装置を正面から見た模式図である。 撮像装置のヨーイング時に生じる角度ブレと水平方向に生じる平行ブレを説明する図である。 水平方向の撮像装置の動きに関係するロール方向のブレおよび回転中心を説明する図である。 加速度計の選択について説明する図である。 撮像装置のピッチング時に生じる角度ブレと垂直方向に生じる平行ブレを説明する図である。 鉛直方向の撮像装置の動きに関係するロール方向のブレおよび回転中心を説明する図である。 像ブレ補正システムの構成を示す図である。 比較部の内部処理を説明するブロック図である。

画像のブレを補正する像ブレ補正装置を有する撮像システムを実現する撮像装置１００について、図１乃至３を用いて説明する。図１は、撮像装置１００を上面からみた模式図である。図２は、撮像装置１００を側面からみた模式図である。図３は、撮像装置１００を正面からみた模式図である。図１および図２において１点鎖線で示す軸は、撮像装置１００の撮影光学系の光軸１０４を表している。

撮像装置１００は、カメラ１０１およびレンズ１０２を備える。カメラ本体であるカメラ１０１とレンズ１０２は、電気接点１０３を介して着脱可能に接続されている。なお、本実施形態では、レンズ１０２がカメラ１０１に対して着脱可能な撮像装置１００の例について説明するが、カメラ１０１とレンズ１０２が一体となっている撮像装置であってもよい。

撮像装置１００に搭載される像ブレ補正装置では、光軸１０４に対して矢印１０５ｐ、１０５ｙ、１０５ｒで示すブレ（以下、角度ブレと称する）、および矢印１０６ｖ、１０６ｈで示すブレ（以下、平行ブレと称する）に対して像ブレ補正が行われる。なお、符番の添え字のｐはピッチ方向を示し、ｙはヨー方向を示し、rはロール方向を示しており、ｖは垂直方向、ｈは水平方向を示す。ピッチ方向とヨー方向はたがいに直交し、また両方向とも光軸に対して直交しているものとする。また、カメラに加わる角度ブレの方向については、第１の方向をヨー方向（矢印１０５ｙ）またはピッチ方向（矢印１０５ｐ）とし、第２の方向をロール方向（矢印１０５ｒ）とする。また、平行ブレの方向は、カメラの撮影光学系の光軸１０４に直交する水平方向（矢印１０６ｈ）と、垂直方向または鉛直方向（矢印１０６ｖ）である。

本実施形態の撮像装置１００は、撮像装置１００のブレを検出するための複数の加速度計（加速度センサ）を備える。本実施形態では、カメラ１０１とレンズ１０２それぞれに加速度計が備えられている例について説明する。カメラ１０１は、角速度計１１０と加速度計１１１を備える。レンズ１０２は、加速度計１１２を備える。なお、撮像システムである撮像装置１００が複数の加速度計を備えていればよく、カメラ１０１とレンズ１０２それぞれに加速度計が備えられている必要はない。

角速度計１１０は、撮像装置１００のピッチ方向、ヨー方向、ロール方向の角速度を検出する。加速度計１１１および加速度計１１２は、撮像装置１００の垂直方向、水平方向における加速度を検出する。

カメラ１０１にはレリーズボタン１０７が設けられ、レリーズボタン１０７の操作によるスイッチの開閉信号がカメラＣＰＵ（中央演算処理装置）１０８に送られる。レリーズボタン１０７は、レリーズボタン１０７の半押し状態でオン状態となる第１スイッチ（以下、ＳＷ１と記す）と、レリーズボタン１０７の全押し状態でオン状態となる第２スイッチ（以下、ＳＷ２と記す）をもつ２段式スイッチである。カメラＣＰＵ１０８は撮像装置１００全体を制御する。また、像ブレ補正の制御もカメラＣＰＵ１０８が行い、像ブレ補正装置はカメラＣＰＵ１０８により実現される。撮像素子１０９は、撮影光学系のレンズ１０２を通して結像された被写体像を電気信号に変換して不図示の信号処理部に出力する。メモリ１１５は、各種設定値や画像を記録する記憶手段である。本実施形態のメモリ１１５では、後述する姿勢に応じて選択される加速度計の情報、加速度計の位置情報なども保持している。

撮像装置１００に加わる振動を検出するブレ検出手段は、角速度検出手段と加速度検出手段で構成される。角速度計１１０ｐ、１１０ｙ、１１０ｒは、撮像装置１００に加わる矢印１１０ｐａ、１１０ｙａ、１１０ｒａ回りの角度ブレを各々検出する角速度検出手段である。また加速度計１１１ｖ、１１１ｈ、１１２ｖ、１１２ｈは、撮像装置１００に加わる矢印１１１ｖａ、１１１ｈａ、１１２ｖａ、１１２ｈａで示す平行ブレを各々検出する加速度検出手段である。角速度計１１０ｐ、１１０ｙ、１１０ｒおよび加速度計１１１ｖ、１１１ｈの各検出信号は、カメラＣＰＵ１０８に入力される。加速度計１１２ｖ、１１２ｈの各検出信号は、電気接点１０３を介してカメラＣＰＵ１０８に入力される。

ブレ補正部１１３は、撮像素子１０９を光軸と直交する面内、具体的には図１の矢印１１３ｈに示す方向および図２の矢印１１３ｖの方向に駆動し、角度ブレと平行ブレの両方を加味したブレ補正を行う。駆動部１１４は、カメラＣＰＵ１０８からの制御指令に従ってブレ補正部１１３を介して撮像素子１０９を駆動し、これにより像ブレ補正動作が行われる。カメラＣＰＵ１０８が像ブレ補正部であるブレ補正部１１３および駆動部１１４を制御することで、撮像素子１０９を駆動させて像ブレを補正する。

なお本実施形態では、カメラＣＰＵ１０８が算出した補正量に基づいて撮像素子１０９を光軸に垂直な面内で移動させる補正方法を採用しているが、補正量に基づく補正方法についてはこの方法に限らず、他の形態でも構わない。例えば、補正レンズを光軸に垂直な面内で移動させることでブレの影響を軽減させる行う光学的な像ブレ補正や、撮像素子が出力する各撮影フレームの切り出し位置を変更することでブレの影響を軽減させる電子的な像ブレ補正を用いる方法がある。また、それらを適宜に組み合わせた補正方法を用いてもよい。

次に、カメラの角度ブレと平行ブレについて説明する。特に、図４乃至８を用いて、カメラの平行ブレについて説明する。まず、図４乃至図６を用いて、水平方向における平行ブレの補正について説明する。図４は、撮像装置１００のヨーイング時に生じる角度ブレ１０５ｙと水平方向に生じる平行ブレ１０６ｈを説明する図である。撮像装置１００のレンズ１０２内、つまり撮影光学系の主点位置における平行ブレ１０６ｈの大きさをＹと記し、角度ブレ１０５ｙの大きさ、つまり角変位をθと記す。そして、角度ブレの回転中心４０１ｙを定めた場合の回転半径４０２ｙの長さをＬと記す。カメラ１０１の加速度計１１１ｈとレンズ１０２の加速度計１１２ｈはそれぞれ、撮影光学系の主点位置までの距離が分かっており、設計値として持っている。角速度をω、速度をＶ、加速度をＡ、角加速度をωａとする。このとき、以下の関係式が成り立つ。

ここで、カメラ１０１の加速度計１１１ｈを例に説明を行う。（１）式中のＹは、加速度計１１１ｈの出力を２階積分した変位に加速度計１１１ｈから撮影光学系の主点位置までの距離を足すことで求まり、θは角速度計１１０ｙの出力を１階積分した角度で求まるので、Ｙをθで割れば回転半径の長さＬが求まる。また（２）式中のＶは、加速度計１１１ｈの出力を１階積分した速度で求まり、ωは角速度計１１０ｙの出力から求まるので、Ｖをωで割れば回転半径の長さＬが求まる。（３）式中のＡは、加速度計１１１ｈの出力から求まり、ωａは角速度計１１０ｙの出力を１階微分することで求まるので、Ａをωａで割れば回転半径の長さＬが求まる。いずれの方法でもＬ値を求めることができる。また、今回は加速度計１１１ｈを例として説明を行ったが、加速度計１１２ｈの場合でも同様に求めることが出来る。

撮像装置１００の主点位置における平行ブレＹと、撮像装置１００のブレ角度θおよび焦点距離ｆ、撮影倍率βより、撮像面に生ずる平行ブレの大きさを示すブレ量δは、下式（４）で求められる。

上式（４）の右辺第１項のｆおよびβの値は、レンズ１０２のズームおよびフォーカスの位置情報とそれらにより得られる撮影倍率や焦点距離より求まる。ブレ角度θは、角速度計１１０ｙの出力の１階積分より求まる。よって、これらの情報に応じて角度ブレ補正を行うことができる。また、上式（４）の右辺第２項に関しては、ズームおよびフォーカスの位置情報とそれらにより得られる撮影倍率によりβ値が求まり、加速度計１１１ｈの出力の２階積分と加速度計と主点位置の距離によってＹ値が求まる。これらの情報に応じて、平行ブレ補正を行うことができる。

しかし、本実施形態では式（４）を、下式（５）の様に書き直したブレ量δに対して画像ブレ補正を行う。

即ち、平行ブレＹに関しては、加速度計１１１ｈから２階積分して求まる平行ブレの変位を用いてはいない。式（１）または式（２）または式（３）から回転半径の長さＬを求め、このＬ値と角速度計１１０ｙの出力の積分結果（θ）と撮影倍率βからブレ量δを算出している。なお、加速度計１１１ｈを例として説明を行ったが、加速度計１１２ｈの場合でも同様にブレ量を求めることが出来る。

撮像装置１００にてヨーイングのみを想定し、撮像装置１００の水平方向に生じる平行ブレ１０６ｈについてヨー方向の角度ブレ１０５ｙのみの影響を受けている場合であれば、図４を用いて説明した方法で適切な平行ブレ補正を行うことができる。しかし、撮像装置１００を手に持つ人体は２つ以上の回転中心を持つ運動を行うこともある。

図５は、水平方向の撮像装置１００の動きに関係するロール方向のブレおよび回転中心を説明する図である。例えば、ヨー方向のブレの影響による平行ブレの他に、図５に示されるようにロール方向のブレの影響による平行ブレが生じている場合には、加速度計で検出するヨー方向の信号には、ロール方向のブレの影響が多くのノイズとしてのってしまう。図５に示される例では、撮像装置１００のローリング時に、回転中心５０１ｒを中心とする大きさθrの角度ブレ１０５ｒが生じている。撮像装置１００の水平方向に生じる平行ブレ１０６ｈには、図４で説明したヨー方向のブレに加えて、図５に示されるロール方向のブレの影響が生じる。このとき、上記の方法で回転半径の長さＬを算出し、算出したＬ値に基づいてブレ量δを算出する場合、撮像装置１００の撮像面に生じる平行ブレを適切に算定できていない。誤推定した平行ブレの大きさに基づく補正量で像ブレ補正の制御が行われると、像ブレ補正の精度が低下するおそれが生じる。

すなわち、撮像装置１００の加速度計には、ヨー方向のブレによる平行ブレの影響とロール方向のブレによる水平方向の平行ブレの影響が生じている。そこで、本実施形態では、ヨー方向のブレによる平行ブレを補正するために、複数の加速度計のうち、よりロール方向のブレによる水平方向の平行ブレの影響が少ない加速度計を用いて回転半径の長さＬを算出する。

図６は、加速度計の選択について説明する図である。本実施形態では、複数の加速度計のうち、よりロール方向のブレの影響が少ない加速度計を選択し、選択した加速度計の検出結果を用いて回転半径の長さＬを算出することで、回転半径の長さＬの誤差を低減し、像ブレ補正の精度を高める。撮像装置１００を正位置に構えているとき、カメラ１０１の加速度計１１１ｈとレンズ１０２の加速度計１１２ｈの位置関係は上下関係６０４となる。ロールの回転中心５０１ｒに近い加速度計ほどロール方向のブレによる水平方向の平行ブレの影響は少なくなる。図６では、カメラ１０１の加速度計１１１ｈよりも回転中心５０１ｒに近いレンズ１０２の加速度計１１２ｈの方が、ロール方向のブレによる水平方向の平行ブレの影響が少ない。すなわち、レンズ１０２の加速度計１１２ｈの検出値６０３ｈの方がカメラ１０１の加速度計１１１ｈの検出値６０２ｈに比べてロール方向のブレによる水平方向の平行ブレの影響が少ない。そのため、カメラＣＰＵ１０８は、ヨー方向のブレによる水平方向の平行ブレを補正するために用いる加速度計として、ロールの回転中心５０１ｒに近いレンズ１０２の加速度計１１２ｈを選択する。そしてカメラＣＰＵ１０８は、加速度計１１２ｈの検出値を用いて、回転半径の長さＬの算出を行う。

複数の加速度計の位置関係は、カメラ１０１が全ての加速度計の位置を記憶していてもよいし、カメラ１０１とレンズ１０２が各々の加速度計の位置情報を記憶し、レンズ１０２からカメラ１０１に加速度計１１２の位置情報を送信してもよい。また、カメラ１０１がレンズ１０２の装着位置とカメラ１０１内の加速度計の位置を記憶し、レンズ１０２の装着位置をレンズ１０２の加速度計の位置として扱うようにしてもよい。すなわち、カメラ１０１の加速度計１１１とレンズ１０２の加速度計１１２の位置関係として、カメラ１０１の加速度計１１１の位置とレンズ１０２の装着位置の位置関係を得てもよい。また、カメラ１０１が撮像装置１００の姿勢に応じた複数の加速度計の位置関係を記憶し、撮像装置の姿勢に応じて複数の加速度計から像ブレ補正に利用する加速度計を選択するようにしてもよい。例えば、カメラＣＰＵ１０８は、撮像装置の姿勢から周期的に加速度計の位置関係を更新し、その時々に最適な加速度を選択すれば良い。また、所定の基準（例えば、光軸１０４）から各加速度計までの距離により、複数の加速度計の位置関係を判断してもよい。また、撮像装置の姿勢と選択すべき加速度計とを紐づけた情報を予め保持し、撮像装置の姿勢に応じて加速度計を選択するようにしてもよい。

また、水平方向における平行ブレに関して、ロール方向のブレの影響による水平方向の平行ブレを精度よく求めたい場合には、ヨー方向のブレによる平行ブレの影響が少ない加速度計を選択すればよい。図４を例に説明すると、複数の加速度計のうちヨー方向の角度ブレの回転中心４０１ｙに最も近い加速度計１１１ｈを選択することで、ヨー方向のブレによる平行ブレの影響が少ない、ロール方向のブレの影響による水平方向の平行ブレを求めることができる。

図６を用いて、撮像装置１００の水平方向における平行ブレに関して像ブレ補正の誤差を低減する実施形態を説明したが、撮像装置１００の垂直方向における平行ブレに関しても上記と同様の方法を踏襲できる。図７および図８を用いて、垂直方向における平行ブレの補正について説明する。

図７は、撮像装置１００のピッチング時に生じる角度ブレ１０５ｐと垂直方向に生じる平行ブレ１０６ｖを説明する図である。撮像装置１００の撮影光学系の主点位置における平行ブレ１０６ｖと、ピッチ方向の角度ブレ１０５ｐおよびその回転中心７０１ｐを定めた場合の回転半径７０２ｐの長さがＬである。鉛直方向についても、水平方向（図４）で説明した式（１）乃至（５）と同様に、像ブレ補正で用いる補正値である回転半径Ｌやブレ量δを算出することができる。

水平方向に生じる平行ブレにヨー方向のブレに加えてロール方向のブレが生じていたのと同様に、垂直方向に生じる平行ブレにもピッチ方向に加えてロール方向のブレが生じている恐れがある。図８は、鉛直方向の撮像装置１００の動きに関係するロール方向のブレおよび回転中心を説明する図である。例えば、ピッチ方向のブレの影響による平行ブレの他に、図８に示されるようにロール方向のブレの影響による平行ブレが生じている場合には、加速度計で検出するピッチ方向の信号には、ロール方向のブレの影響が多くのノイズとしてのってしまう。図８に示される例では、撮像装置１００のローリング時に、回転中心８０１ｒを中心とする大きさθrの角度ブレ１０５ｒが生じている。撮像装置１００の垂直方向に生じる平行ブレ１０６ｖには、図７で説明したピッチ方向のブレに加えて、図８に示されるロール方向のブレの影響が生じる。このとき、上記の方法で回転半径の長さＬを算出し、算出したＬ値に基づいてブレ量δを算出する場合、撮像装置１００の撮像面に生じる垂直方向の平行ブレを適切に算定できていない。誤推定した平行ブレの大きさに基づく補正量で像ブレ補正の制御が行われると、像ブレ補正の精度が低下するおそれが生じる。

そこで、ピッチ方向のブレによる平行ブレの影響とロール方向のブレの影響で垂直方向の平行ブレが生じている場合、よりロール方向のブレの影響が少ない加速度計を選択する。そして、選択した加速度計の検出結果を用いて回転半径の長さＬを算出することで、回転半径の長さＬの誤差を低減し、像ブレ補正の精度を高める。つまり、図８の例では複数の加速度計のうち、より回転中心８０１ｒに近い加速度計である加速度計１１２ｖを用いる。カメラＣＰＵ１０８は、加速度計１１２ｖとピッチ方向の角度ブレ１１０ｐから回転半径８０２ｒの長さＬを算出し、そのＬ値を用いて垂直方向の平行ブレ補正を行う。

以上説明したように、複数の加速度計を有する撮像装置１００において、ロール方向の回転中心に最も近い加速度計の出力を用いることで、平行ブレに生じているロール方向のブレの影響による補正値の誤差を抑制し、像ブレ補正の精度を高めることができる。このように、加速度計が複数の回転由来のブレを検出してしまう場合に、複数の加速度計のうち特定の方向の回転中心に最も近い加速度計の出力を補正値の算出に利用することで、特定の方向のブレの影響による像ブレ量の誤差を低減することができる。

加速度計の選び方として、水平方向の平行ブレにおいて、ヨー方向の回転の影響による平行ブレを求めたい場合、ロール方向の回転の影響が少ない加速度を選択することで、最適な平行ブレ補正を行うことができる。すなわち、ロール方向の回転中心に近い加速度計が選択される。また水平方向の平行ブレにおいて、ロール方向の回転の影響による平行ブレを求めたい場合、ヨー方向の回転の影響が少ない加速度を選択することで、最適な平行ブレ補正を行うことができる。すなわち、ヨー方向の回転中心に近い加速度計が選択される。

同様に垂直方向の平行ブレにおいて、ピッチ方向の回転の影響による平行ブレを求めたい場合、ロール方向の回転の影響が少ない加速度を選択することで、最適な平行ブレ補正を行うことができる。すなわち、ロール方向の回転中心に近い加速度計が選択される。また、垂直方向の平行ブレにおいて、ロール方向の回転の影響による平行ブレを求めたい場合、ピッチ方向の回転の影響が少ない加速度を選択することで、最適な平行ブレ補正を行うことができる。すなわち、ピッチ方向の回転中心に近い加速度計が選択される。このように、本実施形態では、像ブレ補正は、ヨー、ピッチ、ロールの回転軸ごとに行われ、補正対象でない回転軸のブレが最も少ない加速度を選択する。すなわち、検出されるブレを発生させる回転軸のうち像ブレ補正を行う回転軸とは異なる回転軸の回転中心に最も近い加速度計で検出された加速度を選択して、像ブレ補正を行う。

図９は、本実施形態に係る像ブレ補正システムの構成を示す図である。図９では、撮像装置１００の水平方向に生じるブレ（図１および図２の矢印１０５ｙ、１０６ｈの方向）についての構成だけを示している。同様の構成は、カメラの垂直方向に生じるブレ（図１および図２の矢印１０５ｐ、１０６ｖの方向）にも設けられている。これらは基本的には同じ構成であるため、以下では、撮像装置１００の水平方向に生じるブレ（ヨー方向およびロール方向）についての構成だけを説明する。なお、カメラＣＰＵ１０８の各機能は、メモリ１１５に記憶したプログラムをカメラＣＰＵ１０８が解釈して実行することで実現される。

まず、角度ブレの補正について説明する。図９では、角速度計１１０ｙを角速度計ｙとする。そして、角速度計ｙによって角度ブレが検出され、カメラＣＰＵ１０８の制御下でブレ補正が行われる。カメラＣＰＵ１０８は、角速度計ｙから検出された角度ブレ（角速度）を取得する角速度取得手段としても機能する。なお、ここでは角速度計１１０ｙを例に説明するが、角速度計１１０ｐとも入れ替え可能であり、ブレの検出方向が異なるだけで同じ制御を行うことができる。

角速度計１１０ｙからの角速度信号はカメラＣＰＵ１０８のＨＰＦ積分フィルタ９０１に入力される。ＨＰＦ積分フィルタ９０１にて、ＨＰＦ（高域通過フィルタ）でＤＣ（直流）成分をカットされた信号は積分されて、角度信号に変換される。手ブレの周波数帯域はほぼ１乃至２０Ｈｚの間であり、ＨＰＦ積分フィルタ９０１のＨＰＦは、手ブレの周波数帯域から十分離れた周波数成分（例えば０．１Ｈｚ以下）を遮断する１次ＨＰＦ特性を有する。

ＨＰＦ積分フィルタ９０１の出力は敏感度調整部９０３に入力される。敏感度調整部９０３は、ズームおよびフォーカス情報（位置情報）９０２と、該情報により求まる撮影倍率に基づいてＨＰＦ積分フィルタ９０１の出力を増幅し、角度ブレの補正目標値とする。これは、フォーカスレンズ位置やズームレンズ位置などの光学情報の変化により、カメラ像面でのブレ補正敏感度が変化するのを補正するためである。敏感度調整部９０３は、求めた角度ブレの補正目標値を加算部９１６に送る。加算部９１６は、後述の出力補正部９１５の出力を敏感度調整部９０３の出力に加え、像ブレ補正量として駆動部１１４に出力する。駆動部１１４がブレ補正部１１３を介して撮像素子１０９を駆動することで像ブレ補正が行われる。

次に、平行ブレ補正について説明する。２つの加速度計のうち、カメラ１０１の加速度計１１１ｈを加速度計Ｂとし、レンズ１０２の加速度計１１２ｈを加速度計Ｌとする。撮影光学系の光軸１０４と直交する平面内にて水平方向または垂直方向に装置に生じる平行ブレは、加速度計Ｂまたは加速度計Ｌによって検出され、カメラＣＰＵ１０８の制御下でブレ補正が行われる。カメラＣＰＵ１０８は、加速度計Ｂおよび加速度計Ｌから検出された平行ブレ（加速度）を取得する加速度取得手段としても機能する。

角速度計１１０ｙの出力はＨＰＦ積分フィルタ９０４に入力され、ＨＰＦ積分フィルタ９０４のＨＰＦでＤＣ成分をカットされた後、積分されて角度信号に変換される。ＨＰＦ積分フィルタ９０４の出力は利得調整部９０５に入力される。この利得調整部９０５とＨＰＦ積分フィルタ９０４により、平行ブレ補正を行うべき周波数帯域におけるゲインおよび位相特性を調整している。利得調整部９０５の出力は後述する出力補正部９１５により補正され、ヨー方向における平行ブレの補正目標値が演算される。出力補正部９１５の出力は、加算部９１６に送られる。

また、上記処理と並行して、角速度計１１０ｙの出力はＨＰＦ位相調整部９０６に入力さる。ＨＰＦ位相調整部９０６は、角速度計１１０ｙの出力に重畳するＤＣ成分をカットすると共にその信号の位相調整を行う。ここでのカットオフ周波数は後述するＨＰＦ積分フィルタ９１０のＨＰＦのカットオフ周波数と合わせており、周波数特性が一致するように調整してある。ＨＰＦ位相調整部９０６の出力は帯域通過手段である角速度計ｙＢＰＦ（帯域通過フィルタ）部９０７に送られて、所定帯域の周波数成分が抽出される。

本実施形態では、撮像装置１００の姿勢または複数の加速度計の位置関係に応じて、像ブレ補正で利用する加速度計の出力を選択する。利用する加速度の選択は、加速度選択部９０８で行われる。加速度選択部９０８は、複数ある加速度計の出力と、検出された撮像装置の姿勢を取得する。すなわち、加速度計１１１ｈの出力および加速度計１１２ｈの出力と、姿勢検出部９０９の出力は、加速度選択部９０８に入力される。

メモリ１１５は、予め光軸１０４を基準とした撮像装置１００内におけるレンズ１０２の装着位置情報９１２およびカメラ１０１の加速度計１１１ｈの設置位置情報９１１を設計値として保持している。加速度選択部９０８は、メモリ１１５から装着位置情報９１２および設置位置情報９１１を取得する。加速度選択部９０８では、レンズ１０２の装着位置情報９１２と加速度計１１１ｈの設置位置情報９１１と姿勢検出部９０９の出力から、いずれの加速度計がロールの回転中心に近いかを判断する。本実施形態では加速度選択部９０８は、カメラ１０１の加速度計１１１ｈがレンズ１０２よりもロールの回転中心に近いか否かを判断する。カメラ１０１の加速度計１１１ｈがレンズ１０２よりもロールの回転中心に近いと判断された場合は、加速度計１１１ｈの出力を加速度選択部９０８の出力値とする。一方、カメラ１０１の加速度計１１１ｈがレンズ１０２よりもロールの回転中心に近くない、すなわちレンズ１０２の加速度計１１２ｈの方がロールの回転中心に近いと判断された場合は、加速度計１１２ｈの出力を加速度選択部９０８の出力値とする。

なお、上記では予め装着位置情報９１２および設置位置情報９１１を保持し、撮像装置１００におけるレンズ１０２の装着位置から使用する加速度計を求めたが、これに限られるものではない。撮像装置１００の姿勢に応じて選択される加速度計が紐づけられた情報を予め保持し、姿勢検出部９０９が検出した撮像装置１００の姿勢に基づいて加速度計を選択してもよい。また、予め光軸１０４を基準とした撮像装置１００内における、カメラ１０１の加速度計１１１ｈの設置位置情報と装着したレンズ１０２の加速度計１１２ｈの設置位置情報を保持していてもよい。また、レンズ１０２が電気接点１０３を介して、光軸１０４を基準とした撮像装置１００内におけるレンズ１０２の加速度計１１２ｈの設置位置情報を、カメラ１０１に送ってもよい。また、加速度計がのっていないレンズや、レンズの装着位置の口径よりもレンズ口径がはるかに大きい口径となるレンズなどが装着された場合は、カメラの加速度計の出力を選択するようにしてもよいし、回転半径の計算を行わないとしてもよい。

加速度選択部９０８の出力はＨＰＦ積分フィルタ９１０に入力され、ＨＰＦ積分フィルタ９１０のＨＰＦでＤＣ成分をカットされた後、積分されて速度信号に変換される。ＨＰＦ積分フィルタ９１０のＨＰＦのカットオフ周波数は上述したように、ＨＰＦ位相調整部９０６のＨＰＦの周波数特性と合わせて設定してある。ＨＰＦ積分フィルタ９１０の出力は帯域通過手段である加速度計ＢＰＦ部９１３に送られて、所定帯域の周波数成分が抽出される。

角速度計ｙＢＰＦ部９０７および加速度計ＢＰＦ部９１３の各出力は、比較部９１４に入力される。比較部９１４は、利得調整部９０５の出力を補正する補正値を算出し、出力補正部９１５に出力する。出力補正部９１５は、ズームおよびフォーカス情報９０２を用いて撮影倍率を演算し、求めた撮影倍率および前述した補正係数に基づいて利得調整部９０５の出力を補正する。これにより、角速度計１１０ｙと、選択された加速度計の検出結果を用いてヨー方向における平行ブレの補正目標値が算出される。

加算部９１６は平行ブレ補正目標値と前述した角度ブレ補正目標値を加算して、その結果を駆動部１１４に出力する。こうして、撮像素子１０９がブレ補正部１１３を介して駆動部１１４により駆動され、角度ブレと平行ブレの両者について像ブレが補正される。このように、本実施形態のカメラＣＰＵ１０８は、検出された角速度および加速度に基づいて像ブレ補正の補正値を算出する補正値算出手段と、補正値に応じて像ブレ補正部を制御する制御手段としても機能する。

次に、比較部９１４から出力される補正値について説明する。比較部９１４は、角速度計ｙＢＰＦ部９０７および加速度計ＢＰＦ部９１３の出力を受け取って、下式（６）に示すように、角速度ωおよび速度Ｖから回転半径の長さＬを算出する。比較部９１４は求めたＬ値を出力補正部９１５に送る。このＬ値が補正値（補正係数）に相当する。

回転半径の長さＬは、（例えば、角速度計ｙＢＰＦ部９０７および加速度計ＢＰＦ部９１３のカットオフ周波数が５Ｈｚの場合、２００ｍｓ程度に設定された）所定時間内の速度Ｖと角速度ωそれぞれの最大振幅のピーク値の比より算出してもよい。さらに、回転半径の長さＬの更新は、速度Ｖと角速度ωがそれぞれ算出された瞬間毎に行ってもよい。このとき、速度Ｖと角速度ωをそれぞれ時系列的に平均化したり、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）で高周波成分をカットしたりすることで、回転半径を算出する際の高周波ノイズ成分を除去した回転半径が算出できる。この場合、補正値は瞬時値ではなく、回転半径の長さＬの平均値や所定帯域の周波数成分に相当する。

図１０は、比較部９１４の内部処理を説明するブロック図である。角速度計ｙＢＰＦ部９０７および加速度計ＢＰＦ部９１３の各出力は、回転半径算出部１００１に入力される。回転半径算出部１００１は上式（６）を用いて回転半径の長さＬを算出して、上限処理部１００２に出力する。上限処理部１００２にて上限値にクランプされた信号は、出力補正部９１５に送られる。

ここで、上限処理部１００２を設けている理由について説明する。回転半径算出部１００１は角速度計ｙＢＰＦ部９０７の出力と加速度計ＢＰＦ部９１３の出力を用いて回転半径を求める。より誤差が少ない加速度計を選択して回転半径を求めているが、回転中心が遠くにある場合、選択した加速度計にも多くの誤差が残っている場合がある。演算のタイミングによっては、回転半径算出部１００１は回転半径を正しく求められない可能性がある。また、ここで回転半径の値を大きく設定した場合、角速度計ｙＢＰＦ部９０７と加速度計ＢＰＦ部９１３で設定された周波数帯域での平行ブレについてはしっかり抑制できる。しかし、これでは該周波数帯域よりも高域の周波数帯域での手ブレについても同時にゲインを大きくする結果となり、手ブレの高周波帯域における像ブレ補正性能が過制御となってしまうことが懸念される。静止画撮影の場合には、撮影者は手ブレが起こらないように注意してカメラをしっかり持って撮影することが多い。そのときの回転半径値は大きな値にはならない。このことを考慮し、過制御による像ブレ補正性能の低下を抑制するために、上限処理部１００２には角速度計ｙＢＰＦ部９０７と加速度計ＢＰＦ部９１３で設定された周波数帯域に適合する上限値が設定されている。

以上のように、実施形態例では角速度計と複数の加速度計によって検出が行われる。そして、複数の加速度計の内、加速度計の位置関係または撮像装置１００の姿勢検出結果から、回転半径を求める演算により適した加速度計の出力を選択し、その時々のブレの状態に応じた平行ブレの補正量の算出を行うことができる。その結果にしたがって精度よく平行ブレ補正を行うことができる。

本実施形態では、角速度計がカメラ１０１に搭載されている例を説明したが、角速度計はレンズ１０２に搭載されていてもよい。なお、本発明に係る撮像装置、像ブレ補正システムは、ミラーレスカメラやデジタル一眼レフカメラに限らず、デジタルコンパクトカメラやデジタルビデオカメラ、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、スマートフォンなどの各種の光学装置に搭載できる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１１０ 角速度計
１１１ 加速度計
１１２ 加速度計
１０８ カメラＣＰＵ
９０８ 加速度選択部

Claims (9)

1. 角速度計で検出された撮像装置に加わる角速度を取得する角速度取得手段と、
   複数の加速度計で検出された前記撮像装置に加わる加速度を取得する加速度取得手段と、
   前記撮像装置の姿勢に応じて、前記複数の加速度計で検出された加速度から１つの加速度を選択する加速度選択手段と、
   前記角速度と前記加速度選択手段で選択された加速度に基づいて、像ブレを補正するための補正値を算出する補正値算出手段と、
   前記補正値に基づいて、像ブレを補正する像ブレ補正部を制御する制御手段と、を有することを特徴とする像ブレ補正装置。
2. 前記加速度選択手段は、前記撮像装置の姿勢と選択すべき加速度計が予め紐づけられた情報に基づいて、前記複数の加速度計で検出された加速度から１つの加速度を選択することを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
3. 前記加速度選択手段は、前記撮像装置の姿勢と前記複数の加速度計の位置情報から決まる前記複数の加速度計の位置関係に基づいて前記複数の加速度計で検出された加速度から１つの加速度を選択することを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
4. 前記像ブレの補正はヨー、ピッチ、ロールの回転軸ごとに行われ、
   前記加速度選択手段は、検出される振れを発生させる回転軸のうち像ブレの補正を行う回転軸とは異なる回転軸の回転中心に最も近い加速度計で検出された加速度を選択することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置。
5. カメラ本体とレンズとを備える撮像システムであって、
   角速度を検出する角速度計と、
   加速度を検出する複数の加速度計と、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置と、を有することを特徴とする撮像システム。
6. カメラ本体とレンズはそれぞれ１以上の加速度計を有することを特徴とする撮像システム。
7. 加速度を検出する加速度計を備えたレンズを着脱可能なカメラ本体であって、
   角速度を検出する角速度計と、
   加速度を検出する加速度計と、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置と、を有することを特徴とするカメラ本体。
8. 像ブレ補正装置の制御方法であって、
   角速度計で検出された撮像装置に加わる角速度を取得する工程と、
   複数の加速度計で検出された前記撮像装置に加わる加速度を取得する工程と、
   前記撮像装置の姿勢に応じて、前記複数の加速度計で検出された加速度から１つの加速度を選択する工程と、
   前記角速度と前記選択された加速度に基づいて、像ブレを補正するための補正値を算出する工程と、
   前記補正値に基づいて、像ブレを補正する像ブレ補正部を制御する工程と、を有することを特徴とする像ブレ補正装置の制御方法。
9. 請求項８に記載の各工程をコンピュータに実行させるプログラム。

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