ブレ補正装置及び光学機器
【課題】良好なブレ補正を実現する。
【解決手段】カメラの角速度を検出する角速度センサ（１２Ｂ）と、カメラの加速度を検出する加速度センサ（１２Ａ）と、前記角速度センサと前記加速度センサの少なくとも１つの出力に基づいて、カメラの姿勢を演算する姿勢演算部（３１）と、前記姿勢演算部の演算結果に基づいて、ピッチ角方向制御軸とヨー角方向制御軸とによって、並進ブレの演算量を変えるブレ補正制御部（Ｓ６６）とを備えたブレ補正装置を提供する。
【解決手段】カメラの角速度を検出する角速度センサ（１２Ｂ）と、カメラの加速度を検出する加速度センサ（１２Ａ）と、前記角速度センサと前記加速度センサの少なくとも１つの出力に基づいて、カメラの姿勢を演算する姿勢演算部（３１）と、前記姿勢演算部の演算結果に基づいて、ピッチ角方向制御軸とヨー角方向制御軸とによって、並進ブレの演算量を変えるブレ補正制御部（Ｓ６６）とを備えたブレ補正装置を提供する。
【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】
高倍率撮影時においては、並進ブレの影響が大きくなるが、角速度センサのみを用いる一般的なブレ補正システムでは、並進ブレを検出することができない。このため、高倍率撮影時にはブレ補正精度が悪化するという問題があった。
この問題を解決するため、カメラの速度、角速度を検出し、回転ブレの回転中心位置を正確に求めることで、高倍率撮影時のブレ補正精度を向上させる技術（特許文献１、２）が提案されている。
３軸の加速度センサと、３軸の角速度センサを用いてカメラの姿勢を演算し、加速度センサ出力に含まれる重力加速度成分を演算、除去することで、並進ブレ成分のみを演算して、補正することで、高倍率撮影時のブレ補正精度を向上させる技術（特許文献３）が提案されている。これは、６軸センサの出力を基に、並進ブレの変位量を求めるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１４８４５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５９６１号公報
【特許文献３】特開平７−２２５４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなブレ補正装置は、加速度センサを用いて並進ブレを補正する場合に、センサ出力から、重力加速度と手ブレによる加速度を切り分ける必要がある。
しかし、特許文献１、２は、加速度センサ出力に含まれる重力加速度成分が正確に除去できないため、正確な並進ブレ情報が得られない。
特許文献３は、６軸の情報を用いてカメラの姿勢を演算し、加速度センサ出力に含まれる重力加速度成分を除去しているが、姿勢検出誤差により、完全に除去することは困難である。また、重力加速度成分は、加速度センサの各軸（ピッチ軸、ヨー軸）で異なるため、姿勢検出誤差の影響度合いも軸毎に異なる。
【０００５】
本発明の課題は、良好なブレ補正が可能な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】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、カメラの角速度を検出する角速度センサ（１２Ｂ）と、カメラの加速度を検出する加速度センサ（１２Ａ）と、前記角速度センサと前記加速度センサの少なくとも１つの出力に基づいて、カメラの姿勢を演算する姿勢演算部（３１）と、前記姿勢演算部の演算結果に基づいて、ピッチ角方向制御軸とヨー角方向制御軸とによって、並進ブレの演算量を変えるブレ補正制御部（Ｓ６６）と、を備えたブレ補正装置を提供する。
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、前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレを演算するときの回転中心アルゴリズムの定数（Ｃ）を変更すること、を特徴とするブレ補正装置を提供する。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のブレ補正装置において、前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレ処理用ＨＰＦのカットオフ周波数特性（ｆｃ）を変更すること、を特徴とするブレ補正装置を提供する。
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、前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレ演算結果のゲインを変更すること、を特徴とするブレ補正装置を提供する。
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、前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレ処理用センタバイアス量を変更すること、を特徴とするブレ補正装置を提供する。
請求項６の発明は、カメラの角速度を検出する角速度センサ（１２Ｂ）と、カメラの加速度を検出する加速度センサ（１２Ａと、前記角速度センサと前記加速度センサの少なくとも１つの出力に基づいて、カメラの姿勢を演算する姿勢演算（３１）部と、前記姿勢演算部の演算結果に基づいて、ピッチ角方向制御軸とヨー角方向制御軸とによって、並進ブレの演算方法を変えるブレ補正制御部と、を備えたブレ補正装置を提供する。
請求項７の発明は、請求項６に記載のブレ補正装置において、前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、回転中心アルゴリズム又は２回積分アルゴリズムかのいずれかに演算方法を変更すること、を特徴とするブレ補正装置を提供する。
請求項８に発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のブレ補正装置において、前記姿勢演算部は、並進ブレ用の加速度センサの出力を用いて、カメラの姿勢を演算すること、を特徴とするブレ補正装置を提供する。
請求項９の発明は、請求項１から請求項８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）を提供する。
以上、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したが、これに限定されるものではない。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に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、良好なブレ補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のカメラの第１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第１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第１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第１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第１実施形態のブレ補正演算を説明するフローチャートである。
【図６】第１実施形態に係るブレ補正装置の並進ブレ量演算のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態に係るブレ補正装置のブレ回転中心アルゴリズムを説明する図である。
【図８】第１実施形態に係るブレ補正装置の定数Ｃと重力加速度補正誤差による並進ブレ演算誤差の関係を説明する図である。
【図９】第１実施形態に係るブレ補正装置の正姿勢時の定数Ｃと重力加速度補正誤差による並進ブレ演算誤差の関係を示す図である
【図１０】第１実施形態に係るブレ補正装置の定数Ｃと並進ブレ検出誤差の関係を示す図である。
【図１１】本発明によるブレ補正装置の第２実施形態の正姿勢時のＨＰＦのカットオフ周波数（ｆｃ）と並進ブレ誤差を示す図である。
【図１２】本発明によるブレ補正装置の第３実施形態の並進ブレ演算結果とゲインの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
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、本発明のカメラの第１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、ＶＣＭ等の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第１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第１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センサであり、Ｇセンサなどが用いられている。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】
カメラ１は、上記重力加速度成分を除去するために、カメラ初期姿勢演算部３１、重力加速度成分演算手部３２、重力加速度成分減算部３３を備える。
カメラ初期姿勢演算部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】
重力加速度成分演算部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し、慣性座標系４１における重力加速度成分にその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。
上記座標変換マトリックスは、カメラ初期姿勢演算部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（後述する角度ブレ量演算部３５で信号処理されたもの）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】
重力加速度成分減算部３３は、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、重力加速度成分演算部３２の出力を減算して重力加速度成分を除去することにより、並進運動で発生する加速度を求める。
【００１９】
並進ブレ量演算部３４は、重力加速度減算部３３の出力からＨＰＦで低周波成分を除去したのち、積分フィルタで積分することを、２回繰り返すことにより、Ｘ軸，Ｙ軸方向の並進運動の変位を算出し、レンズ目標位置演算部３６に出力する。
【００２０】
角度ブレ量演算部３５は、角速度センサ１２ＢのＸ軸回り（Ｐｉｔｃｈ）、Ｙ軸回り（Ｙａｗ）、Ｚ軸回り（Ｒｏｌｌ）の出力からＨＰＦで低周波成分を除去したのち、積分フィルタで積分して、回転運動の変位を演算し、レンズ目標位置演算部３６に出力する。
【００２１】
レンズ目標位置演算部３６は、並進ブレ量演算部３４及び角度ブレ量演算部３５と、フォーカス情報取得部３７からの情報に基づいて、レンズの目標位置を演算する。
レンズ駆動量演算部３８は、レンズ目標位置演算部３６からの目標位置と、レンズ位置検出部２１により検出されたブレ補正群６の現在位置から、ブレ補正群駆動機構（ＶＣＭ）９の駆動量を演算する。
【００２２】
図４は、本発明によるブレ補正装置の第１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、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（Ｓ５）、肯定の場合には、Ｓ６へ進み、否定の場合には、Ｓ７に進む。
【００２３】
Ｓ６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５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。
Ｓ６１において、加速度データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の読込を、Ｓ６２において、角速度データ（Ｐｉｔｃｈ，Ｙａｗ，Ｒｏｌｌ）の読込を行う。
【００２４】
Ｓ６３において、加速度センサ１２Ａの加速度データからカメラ初期姿勢を演算する。
Ｓ６４において、カメラ初期姿勢情報と、角速度センサ１２Ｂの角速度データとから、カメラの姿勢を演算しその姿勢演算結果から、重力加速度を演算する。
Ｓ６５において、加速度データに含まれる重力加速度を減算する。
【００２５】
Ｓ６６において、並進ブレ量演算のサブルーチンをコールする。この詳細については、後述する。
Ｓ６７において、角速度データから角度ブレ量の演算を行う。
Ｓ６８において、並進ブレ量、角度ブレ量から、ブレ補正駆動機構７のレンズ目標位置を演算して、リターンする。
【００２６】
図４（ａ）に戻って、Ｓ７では、通常ブレ補正演算のサブルーチンをコールする。図４（ｂ）は、通常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。
Ｓ７１において、角速度データの読込を行う。
Ｓ７２において、その角速度データに基づいて、ブレ補正駆動機構９の目標位置演算を行い、リターンする。
【００２７】
Ｓ８において、ブレ補正駆動量を演算する。
Ｓ９において、ブレ補正駆動機構（ユニット）を駆動する。
【００２８】
図６（ａ）は、第１実施形態に係るブレ補正装置の並進ブレ量演算１のサブルーチンを示すフローチャートである。
Ｓ６６１において、重力加速度減算部３３からの加速度値の低周波成分を除去するＨＰＦ処理を行い、Ｓ６６２において、積分演算を行う。
同様に、Ｓ６６３において、Ｓ６６２で演算した速度値の低周波成分を除去するＨＰＦ処理を行い、Ｓ６６４において、積分演算を行い、並進ブレ量を得て、リターンする。
【００２９】
図６（ｂ）は、第１実施形態に係るブレ補正装置の並進ブレ量演算２のサブルーチンを示すフローチャートである。
Ｓ６６５において、重力加速度減算部３３からの加速度値の低周波成分を除去するＨＰＦ処理を行い、Ｓ６６６において、積分演算を行う。
同様に、Ｓ６６７において、Ｓ６６６で演算した速度値の低周波成分を除去するＨＰＦ処理を行う。次に、Ｓ６６８において、回転中心位置演算（加速度センサ位置基準Ｎ’）を行い、さらに、Ｓ６６９において、回転中心位置演算（撮像面位置基準Ｎ）を行って、リターンする。
【００３０】
第１実施形態は、各軸で、並進ブレを演算する際の定数を変えるようにしたものである。並進ブレを回転中心位置のブレとみなし、回転中心位置を求めることで、高倍率撮影時のブレ補正性能を向上させる。便宜上、ブレの回転中心位置を求める演算を、「回転中心アルゴリズム」と呼ぶ。
【００３１】
つぎに、回転中心アルゴリズムについて説明する。図７は、第１実施形態に係るブレ補正装置のブレ回転中心アルゴリズムを説明する図である。
図７のような角度ブレが起こった場合に、ブレの回転中心位置Ｎ’は、
Ｎ’＝Ｙ／θ ・・・（式１−１）
Ｎ’＝ｖ／ω ・・・（式１−２）
Ｙ：加速度センサの変位量、θ：角度ブレ
ｖ：加速度センサの速度、ω：角速度
により求めることができる。但し、ここで求めたＮ’は、加速度センサ１２Ｂからみた回転中心位置までの距離である。ブレ補正として必要なのは、撮像素子３から見た回転中心位置：Ｎであるため、撮像素子−加速度センサ間距離：Ｌから、Ｎを演算する。
Ｎ＝Ｎ’−Ｌ ・・・（式２）
【００３２】
また、（式１）によりＮ’を演算する際、ω＝０又はθ＝０の場合、にＮ’が∞となってしまう。これに対しては、分母に定数を加える（式３）ことで、解決されている（詳細は、特開２００５−１１４８４５に記載されている）。
Ｎ’＝Ｙ／（θ＋Ｃ） ・・・（式３−１）
Ｎ’＝ｖ／（ω＋Ｃ） ・・・（式３−２）
Ｃ：Ｎ’が発散するのを防ぐための定数
但し、定数Ｃを分母に加えることで、並進ブレの演算精度が低下する。
【００３３】
以下、定数Ｃの大きさとブレ補正効果について説明する。図８は、第１実施形態に係るブレ補正装置の定数Ｃと重力加速度補正誤差による並進ブレ演算誤差の関係を説明する図である。
並進ブレ演算時の誤差要因として、重力加速度補正誤差による要因が挙げられる。これは、加速度センサ１２Ｂにより演算した初期姿勢と、角速度センサ１２Ａを用いて重力加速度成分を演算しているが、角速度センサ信号を処理する際の、ＨＰＦによる誤差（ω０誤差）や、角速度のゲイン等が原因である。以下に、重力加速度補正誤差が並進ブレ演算に与える誤差の大きさと、回転中心演算時の定数Ｃの関係を示す。
【００３４】
図８に示すように、定数：Ｃを大きくすることで、重力加速度補正誤差の影響は小さくなるという関係がある。
また、図８の重力加速度補正誤差の大きさは、検出軸毎に異なる。例えば、カメラを正位置で構え、手ブレによりＲｏｌｌ角：φが変化した場合に、加速度センサ１２ＢのＸ軸、Ｙ軸出力に含まれる重力加速度成分は、
Ｘ＝ｇ・ｓｉｎφ
Ｙ＝ｇ・ｃｏｓφ
となる。Ｙ軸の出力変化は、Ｘ軸に比べ十分に小さいため、重力加速度補正誤差もＸ軸に比べ小さくなる。
【００３５】
次に、定数Ｃと誤差の関係の図を示す。図９は、第１実施形態に係るブレ補正装置の正姿勢時の定数Ｃと重力加速度補正誤差による並進ブレ演算誤差の関係を示す図である。
重力加速度補正誤差の影響による並進ブレ演算誤差量は、定数：Ｃを大きくすることで、小さくすることができるが、並進ブレの検出精度が悪化する。
【００３６】
図１０は、第１実施形態に係るブレ補正装置の定数Ｃと並進ブレ検出誤差の関係を示す図である。
以上のことより、回転中心位置演算時の定数Ｃを大きくすると、
Ｘ軸方向：並進ブレ検出精度は悪化するが、重力加速度補正誤差による並進ブレ演算誤差は減少する、
Ｙ軸方向：並進ブレ検出精度は悪化するが、重力加速度補正誤差による並進ブレ演算誤差は略変化しない、
ことがわかる。
よって、カメラ姿勢検出に基づいて、回転中心位置演算時の定数：Ｃを制御軸毎に決定することで、並進ブレの補正効果をより高めることが可能となる（図６（ｂ）のＳ６６８，Ｓ６６９））。例えば、カメラを正位置に構えた場合は、重力加速度の変化が少ないＹ軸方向の定数：Ｃは、重力加速度の変化が大きいＸ軸に比べ小さい値とすればよい。
【００３７】
（第２実施形態）
図１１は、本発明によるブレ補正装置の第２実施形態の正姿勢時のＨＰＦのカットオフ周波数（ｆｃ）と並進ブレ誤差を示す図である。
第２実施形態は、各軸で、並進ブレ処理用ＨＰＦの特性（ｆｃ）を変更するようにしたものである。
重力加速度補正誤差による並進ブレ演算時の誤差は、角速度センサ信号処理時のＨＰＦによる誤差が主要因である。このため、誤差の周波数成分は、低周波（ＨＰＦのｆｃ以下の周波数）が略占めることになる。
この誤差を減らすために、並進ブレ処理用のＨＰＦのｆｃを上げる方法が考えられる。しかし、第１実施形態と同様に、並進ブレ検出精度が悪くなる。
【００３８】
以上説明したように、第２実施形態によれば、カメラの姿勢に応じて、制御軸毎に並進ブレ処理用ＨＰＦのｆｃを変更するようにした（図６（ａ）のＳ６６１，Ｓ６６３））。例えば、カメラを正位置に構えた場合は、重力加速度の変化が大きいＸ軸方向のＨＰＦのｆｃは、Ｙ軸に比べ高い値とすればよい。
【００３９】
（第３実施形態）
図１２は、本発明によるブレ補正装置の第３実施形態の並進ブレ演算結果とゲインの関係を示す図である。
第３実施形態は、各軸で、並進ブレ演算結果のゲインを変えるようにしたものである。
重力加速度補正誤差による並進ブレ誤差を減らすために、並進ブレ量のゲインを変更してもよい。例えば、カメラを正位置に構えた場合は、重力加速度の変化が少ないＹ軸方向の並進ブレゲインは１とし、重力加速度の変化が大きいＸ軸方向の並進ブレゲインは１以下とすればよい。
【００４０】
（第４実施形態）
第４実施形態は、各軸で、並進ブレの演算アルゴリズムを、回転中心アルゴリズム又は２回積分アルゴリズムに変えるようにしたものである。並進ブレ量を演算する方法として、角度ブレの回転中心位置を演算する方法（回転中心アルゴリズム）と、加速度信号を２回積分することにより変位量を演算する方法（以下、２回積分アルゴリズム）がある。
なお、回転中心アルゴリズムの定数：Ｃをゼロに近づけると、２回積分アルゴリズムと同等の演算式となる。
よって、第４実施形態は、第１、第２実施形態と同様の理由により、カメラの姿勢に応じて、制御軸毎に、並進ブレの演算方法を変更したものである。例えば、カメラを正位置に構えた場合は、重力加速度の変化が少ないＹ軸方向の制御は２回積分アルゴリズムとし、重力加速度の変化が大きいＸ軸方向は、回転中心アルゴリズムとすればよい。
【００４１】
（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。
（１）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、携帯電話などにも適用可能である。
（２）本実施形態のブレ補正装置は、レンズ鏡筒内に設けられていても、カメラボディ内に設けられていてもよい。また、レンズ鏡筒とカメラボディに分散して設けられていてもよい。
（３）ブレ補正群を駆動する例で説明したが、撮像素子を駆動して、ブレ補正をしてもよい。
【００４２】
（４）各軸で、並進ブレ処理用センタバイアス量を変えるようにしてもよい。つまり、姿勢により、制御軸毎に並進ブレ用センタバイアス量を変更してもよい。
センタバイアス処理の一例は、速度の大きさに応じて、加速度信号に対するバイアス量を決定し、並進ブレの大きさに応じて、速度信号に対するバイアス量を決定すればよい。この処理により、ドリフト等による発散を防ぐことができる。
このように、重力加速度補正誤差は、低周波が主成分であるため、例えば、カメラを正位置に構えた場合は、重力加速度補正誤差が少ないＹ軸方向のバイアス量は弱めとし、重力加速度の変化が大きいＸ軸方向は、Ｙ軸に対して大きくすればよい。
（５）姿勢演算部は、並進ブレ用の加速度センサの出力を用いて、カメラの姿勢を演算するようにしてもよい。
【００４３】
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】
【００４４】
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；重力加速度成分演算出部 ３３；重力加速度成分減算部 ３４；並進ブレ量演算部 ３５；角度ブレ量演算部 ３６；レンズ目標位置演算部 ３７：フォーカス情報取得部 ２８レンズ駆動量演算部
【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】
高倍率撮影時においては、並進ブレの影響が大きくなるが、角速度センサのみを用いる一般的なブレ補正システムでは、並進ブレを検出することができない。このため、高倍率撮影時にはブレ補正精度が悪化するという問題があった。
この問題を解決するため、カメラの速度、角速度を検出し、回転ブレの回転中心位置を正確に求めることで、高倍率撮影時のブレ補正精度を向上させる技術（特許文献１、２）が提案されている。
３軸の加速度センサと、３軸の角速度センサを用いてカメラの姿勢を演算し、加速度センサ出力に含まれる重力加速度成分を演算、除去することで、並進ブレ成分のみを演算して、補正することで、高倍率撮影時のブレ補正精度を向上させる技術（特許文献３）が提案されている。これは、６軸センサの出力を基に、並進ブレの変位量を求めるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１４８４５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５９６１号公報
【特許文献３】特開平７−２２５４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなブレ補正装置は、加速度センサを用いて並進ブレを補正する場合に、センサ出力から、重力加速度と手ブレによる加速度を切り分ける必要がある。
しかし、特許文献１、２は、加速度センサ出力に含まれる重力加速度成分が正確に除去できないため、正確な並進ブレ情報が得られない。
特許文献３は、６軸の情報を用いてカメラの姿勢を演算し、加速度センサ出力に含まれる重力加速度成分を除去しているが、姿勢検出誤差により、完全に除去することは困難である。また、重力加速度成分は、加速度センサの各軸（ピッチ軸、ヨー軸）で異なるため、姿勢検出誤差の影響度合いも軸毎に異なる。
【０００５】
本発明の課題は、良好なブレ補正が可能な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】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、カメラの角速度を検出する角速度センサ（１２Ｂ）と、カメラの加速度を検出する加速度センサ（１２Ａ）と、前記角速度センサと前記加速度センサの少なくとも１つの出力に基づいて、カメラの姿勢を演算する姿勢演算部（３１）と、前記姿勢演算部の演算結果に基づいて、ピッチ角方向制御軸とヨー角方向制御軸とによって、並進ブレの演算量を変えるブレ補正制御部（Ｓ６６）と、を備えたブレ補正装置を提供する。
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、前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレを演算するときの回転中心アルゴリズムの定数（Ｃ）を変更すること、を特徴とするブレ補正装置を提供する。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のブレ補正装置において、前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレ処理用ＨＰＦのカットオフ周波数特性（ｆｃ）を変更すること、を特徴とするブレ補正装置を提供する。
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、前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレ演算結果のゲインを変更すること、を特徴とするブレ補正装置を提供する。
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、前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレ処理用センタバイアス量を変更すること、を特徴とするブレ補正装置を提供する。
請求項６の発明は、カメラの角速度を検出する角速度センサ（１２Ｂ）と、カメラの加速度を検出する加速度センサ（１２Ａと、前記角速度センサと前記加速度センサの少なくとも１つの出力に基づいて、カメラの姿勢を演算する姿勢演算（３１）部と、前記姿勢演算部の演算結果に基づいて、ピッチ角方向制御軸とヨー角方向制御軸とによって、並進ブレの演算方法を変えるブレ補正制御部と、を備えたブレ補正装置を提供する。
請求項７の発明は、請求項６に記載のブレ補正装置において、前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、回転中心アルゴリズム又は２回積分アルゴリズムかのいずれかに演算方法を変更すること、を特徴とするブレ補正装置を提供する。
請求項８に発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のブレ補正装置において、前記姿勢演算部は、並進ブレ用の加速度センサの出力を用いて、カメラの姿勢を演算すること、を特徴とするブレ補正装置を提供する。
請求項９の発明は、請求項１から請求項８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）を提供する。
以上、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したが、これに限定されるものではない。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に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、良好なブレ補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のカメラの第１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第１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第１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第１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第１実施形態のブレ補正演算を説明するフローチャートである。
【図６】第１実施形態に係るブレ補正装置の並進ブレ量演算のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態に係るブレ補正装置のブレ回転中心アルゴリズムを説明する図である。
【図８】第１実施形態に係るブレ補正装置の定数Ｃと重力加速度補正誤差による並進ブレ演算誤差の関係を説明する図である。
【図９】第１実施形態に係るブレ補正装置の正姿勢時の定数Ｃと重力加速度補正誤差による並進ブレ演算誤差の関係を示す図である
【図１０】第１実施形態に係るブレ補正装置の定数Ｃと並進ブレ検出誤差の関係を示す図である。
【図１１】本発明によるブレ補正装置の第２実施形態の正姿勢時のＨＰＦのカットオフ周波数（ｆｃ）と並進ブレ誤差を示す図である。
【図１２】本発明によるブレ補正装置の第３実施形態の並進ブレ演算結果とゲインの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
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、本発明のカメラの第１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、ＶＣＭ等の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第１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第１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センサであり、Ｇセンサなどが用いられている。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】
カメラ１は、上記重力加速度成分を除去するために、カメラ初期姿勢演算部３１、重力加速度成分演算手部３２、重力加速度成分減算部３３を備える。
カメラ初期姿勢演算部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】
重力加速度成分演算部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し、慣性座標系４１における重力加速度成分にその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。
上記座標変換マトリックスは、カメラ初期姿勢演算部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（後述する角度ブレ量演算部３５で信号処理されたもの）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】
重力加速度成分減算部３３は、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、重力加速度成分演算部３２の出力を減算して重力加速度成分を除去することにより、並進運動で発生する加速度を求める。
【００１９】
並進ブレ量演算部３４は、重力加速度減算部３３の出力からＨＰＦで低周波成分を除去したのち、積分フィルタで積分することを、２回繰り返すことにより、Ｘ軸，Ｙ軸方向の並進運動の変位を算出し、レンズ目標位置演算部３６に出力する。
【００２０】
角度ブレ量演算部３５は、角速度センサ１２ＢのＸ軸回り（Ｐｉｔｃｈ）、Ｙ軸回り（Ｙａｗ）、Ｚ軸回り（Ｒｏｌｌ）の出力からＨＰＦで低周波成分を除去したのち、積分フィルタで積分して、回転運動の変位を演算し、レンズ目標位置演算部３６に出力する。
【００２１】
レンズ目標位置演算部３６は、並進ブレ量演算部３４及び角度ブレ量演算部３５と、フォーカス情報取得部３７からの情報に基づいて、レンズの目標位置を演算する。
レンズ駆動量演算部３８は、レンズ目標位置演算部３６からの目標位置と、レンズ位置検出部２１により検出されたブレ補正群６の現在位置から、ブレ補正群駆動機構（ＶＣＭ）９の駆動量を演算する。
【００２２】
図４は、本発明によるブレ補正装置の第１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、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（Ｓ５）、肯定の場合には、Ｓ６へ進み、否定の場合には、Ｓ７に進む。
【００２３】
Ｓ６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５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。
Ｓ６１において、加速度データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の読込を、Ｓ６２において、角速度データ（Ｐｉｔｃｈ，Ｙａｗ，Ｒｏｌｌ）の読込を行う。
【００２４】
Ｓ６３において、加速度センサ１２Ａの加速度データからカメラ初期姿勢を演算する。
Ｓ６４において、カメラ初期姿勢情報と、角速度センサ１２Ｂの角速度データとから、カメラの姿勢を演算しその姿勢演算結果から、重力加速度を演算する。
Ｓ６５において、加速度データに含まれる重力加速度を減算する。
【００２５】
Ｓ６６において、並進ブレ量演算のサブルーチンをコールする。この詳細については、後述する。
Ｓ６７において、角速度データから角度ブレ量の演算を行う。
Ｓ６８において、並進ブレ量、角度ブレ量から、ブレ補正駆動機構７のレンズ目標位置を演算して、リターンする。
【００２６】
図４（ａ）に戻って、Ｓ７では、通常ブレ補正演算のサブルーチンをコールする。図４（ｂ）は、通常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。
Ｓ７１において、角速度データの読込を行う。
Ｓ７２において、その角速度データに基づいて、ブレ補正駆動機構９の目標位置演算を行い、リターンする。
【００２７】
Ｓ８において、ブレ補正駆動量を演算する。
Ｓ９において、ブレ補正駆動機構（ユニット）を駆動する。
【００２８】
図６（ａ）は、第１実施形態に係るブレ補正装置の並進ブレ量演算１のサブルーチンを示すフローチャートである。
Ｓ６６１において、重力加速度減算部３３からの加速度値の低周波成分を除去するＨＰＦ処理を行い、Ｓ６６２において、積分演算を行う。
同様に、Ｓ６６３において、Ｓ６６２で演算した速度値の低周波成分を除去するＨＰＦ処理を行い、Ｓ６６４において、積分演算を行い、並進ブレ量を得て、リターンする。
【００２９】
図６（ｂ）は、第１実施形態に係るブレ補正装置の並進ブレ量演算２のサブルーチンを示すフローチャートである。
Ｓ６６５において、重力加速度減算部３３からの加速度値の低周波成分を除去するＨＰＦ処理を行い、Ｓ６６６において、積分演算を行う。
同様に、Ｓ６６７において、Ｓ６６６で演算した速度値の低周波成分を除去するＨＰＦ処理を行う。次に、Ｓ６６８において、回転中心位置演算（加速度センサ位置基準Ｎ’）を行い、さらに、Ｓ６６９において、回転中心位置演算（撮像面位置基準Ｎ）を行って、リターンする。
【００３０】
第１実施形態は、各軸で、並進ブレを演算する際の定数を変えるようにしたものである。並進ブレを回転中心位置のブレとみなし、回転中心位置を求めることで、高倍率撮影時のブレ補正性能を向上させる。便宜上、ブレの回転中心位置を求める演算を、「回転中心アルゴリズム」と呼ぶ。
【００３１】
つぎに、回転中心アルゴリズムについて説明する。図７は、第１実施形態に係るブレ補正装置のブレ回転中心アルゴリズムを説明する図である。
図７のような角度ブレが起こった場合に、ブレの回転中心位置Ｎ’は、
Ｎ’＝Ｙ／θ ・・・（式１−１）
Ｎ’＝ｖ／ω ・・・（式１−２）
Ｙ：加速度センサの変位量、θ：角度ブレ
ｖ：加速度センサの速度、ω：角速度
により求めることができる。但し、ここで求めたＮ’は、加速度センサ１２Ｂからみた回転中心位置までの距離である。ブレ補正として必要なのは、撮像素子３から見た回転中心位置：Ｎであるため、撮像素子−加速度センサ間距離：Ｌから、Ｎを演算する。
Ｎ＝Ｎ’−Ｌ ・・・（式２）
【００３２】
また、（式１）によりＮ’を演算する際、ω＝０又はθ＝０の場合、にＮ’が∞となってしまう。これに対しては、分母に定数を加える（式３）ことで、解決されている（詳細は、特開２００５−１１４８４５に記載されている）。
Ｎ’＝Ｙ／（θ＋Ｃ） ・・・（式３−１）
Ｎ’＝ｖ／（ω＋Ｃ） ・・・（式３−２）
Ｃ：Ｎ’が発散するのを防ぐための定数
但し、定数Ｃを分母に加えることで、並進ブレの演算精度が低下する。
【００３３】
以下、定数Ｃの大きさとブレ補正効果について説明する。図８は、第１実施形態に係るブレ補正装置の定数Ｃと重力加速度補正誤差による並進ブレ演算誤差の関係を説明する図である。
並進ブレ演算時の誤差要因として、重力加速度補正誤差による要因が挙げられる。これは、加速度センサ１２Ｂにより演算した初期姿勢と、角速度センサ１２Ａを用いて重力加速度成分を演算しているが、角速度センサ信号を処理する際の、ＨＰＦによる誤差（ω０誤差）や、角速度のゲイン等が原因である。以下に、重力加速度補正誤差が並進ブレ演算に与える誤差の大きさと、回転中心演算時の定数Ｃの関係を示す。
【００３４】
図８に示すように、定数：Ｃを大きくすることで、重力加速度補正誤差の影響は小さくなるという関係がある。
また、図８の重力加速度補正誤差の大きさは、検出軸毎に異なる。例えば、カメラを正位置で構え、手ブレによりＲｏｌｌ角：φが変化した場合に、加速度センサ１２ＢのＸ軸、Ｙ軸出力に含まれる重力加速度成分は、
Ｘ＝ｇ・ｓｉｎφ
Ｙ＝ｇ・ｃｏｓφ
となる。Ｙ軸の出力変化は、Ｘ軸に比べ十分に小さいため、重力加速度補正誤差もＸ軸に比べ小さくなる。
【００３５】
次に、定数Ｃと誤差の関係の図を示す。図９は、第１実施形態に係るブレ補正装置の正姿勢時の定数Ｃと重力加速度補正誤差による並進ブレ演算誤差の関係を示す図である。
重力加速度補正誤差の影響による並進ブレ演算誤差量は、定数：Ｃを大きくすることで、小さくすることができるが、並進ブレの検出精度が悪化する。
【００３６】
図１０は、第１実施形態に係るブレ補正装置の定数Ｃと並進ブレ検出誤差の関係を示す図である。
以上のことより、回転中心位置演算時の定数Ｃを大きくすると、
Ｘ軸方向：並進ブレ検出精度は悪化するが、重力加速度補正誤差による並進ブレ演算誤差は減少する、
Ｙ軸方向：並進ブレ検出精度は悪化するが、重力加速度補正誤差による並進ブレ演算誤差は略変化しない、
ことがわかる。
よって、カメラ姿勢検出に基づいて、回転中心位置演算時の定数：Ｃを制御軸毎に決定することで、並進ブレの補正効果をより高めることが可能となる（図６（ｂ）のＳ６６８，Ｓ６６９））。例えば、カメラを正位置に構えた場合は、重力加速度の変化が少ないＹ軸方向の定数：Ｃは、重力加速度の変化が大きいＸ軸に比べ小さい値とすればよい。
【００３７】
（第２実施形態）
図１１は、本発明によるブレ補正装置の第２実施形態の正姿勢時のＨＰＦのカットオフ周波数（ｆｃ）と並進ブレ誤差を示す図である。
第２実施形態は、各軸で、並進ブレ処理用ＨＰＦの特性（ｆｃ）を変更するようにしたものである。
重力加速度補正誤差による並進ブレ演算時の誤差は、角速度センサ信号処理時のＨＰＦによる誤差が主要因である。このため、誤差の周波数成分は、低周波（ＨＰＦのｆｃ以下の周波数）が略占めることになる。
この誤差を減らすために、並進ブレ処理用のＨＰＦのｆｃを上げる方法が考えられる。しかし、第１実施形態と同様に、並進ブレ検出精度が悪くなる。
【００３８】
以上説明したように、第２実施形態によれば、カメラの姿勢に応じて、制御軸毎に並進ブレ処理用ＨＰＦのｆｃを変更するようにした（図６（ａ）のＳ６６１，Ｓ６６３））。例えば、カメラを正位置に構えた場合は、重力加速度の変化が大きいＸ軸方向のＨＰＦのｆｃは、Ｙ軸に比べ高い値とすればよい。
【００３９】
（第３実施形態）
図１２は、本発明によるブレ補正装置の第３実施形態の並進ブレ演算結果とゲインの関係を示す図である。
第３実施形態は、各軸で、並進ブレ演算結果のゲインを変えるようにしたものである。
重力加速度補正誤差による並進ブレ誤差を減らすために、並進ブレ量のゲインを変更してもよい。例えば、カメラを正位置に構えた場合は、重力加速度の変化が少ないＹ軸方向の並進ブレゲインは１とし、重力加速度の変化が大きいＸ軸方向の並進ブレゲインは１以下とすればよい。
【００４０】
（第４実施形態）
第４実施形態は、各軸で、並進ブレの演算アルゴリズムを、回転中心アルゴリズム又は２回積分アルゴリズムに変えるようにしたものである。並進ブレ量を演算する方法として、角度ブレの回転中心位置を演算する方法（回転中心アルゴリズム）と、加速度信号を２回積分することにより変位量を演算する方法（以下、２回積分アルゴリズム）がある。
なお、回転中心アルゴリズムの定数：Ｃをゼロに近づけると、２回積分アルゴリズムと同等の演算式となる。
よって、第４実施形態は、第１、第２実施形態と同様の理由により、カメラの姿勢に応じて、制御軸毎に、並進ブレの演算方法を変更したものである。例えば、カメラを正位置に構えた場合は、重力加速度の変化が少ないＹ軸方向の制御は２回積分アルゴリズムとし、重力加速度の変化が大きいＸ軸方向は、回転中心アルゴリズムとすればよい。
【００４１】
（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。
（１）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、携帯電話などにも適用可能である。
（２）本実施形態のブレ補正装置は、レンズ鏡筒内に設けられていても、カメラボディ内に設けられていてもよい。また、レンズ鏡筒とカメラボディに分散して設けられていてもよい。
（３）ブレ補正群を駆動する例で説明したが、撮像素子を駆動して、ブレ補正をしてもよい。
【００４２】
（４）各軸で、並進ブレ処理用センタバイアス量を変えるようにしてもよい。つまり、姿勢により、制御軸毎に並進ブレ用センタバイアス量を変更してもよい。
センタバイアス処理の一例は、速度の大きさに応じて、加速度信号に対するバイアス量を決定し、並進ブレの大きさに応じて、速度信号に対するバイアス量を決定すればよい。この処理により、ドリフト等による発散を防ぐことができる。
このように、重力加速度補正誤差は、低周波が主成分であるため、例えば、カメラを正位置に構えた場合は、重力加速度補正誤差が少ないＹ軸方向のバイアス量は弱めとし、重力加速度の変化が大きいＸ軸方向は、Ｙ軸に対して大きくすればよい。
（５）姿勢演算部は、並進ブレ用の加速度センサの出力を用いて、カメラの姿勢を演算するようにしてもよい。
【００４３】
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】
【００４４】
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；重力加速度成分演算出部 ３３；重力加速度成分減算部 ３４；並進ブレ量演算部 ３５；角度ブレ量演算部 ３６；レンズ目標位置演算部 ３７：フォーカス情報取得部 ２８レンズ駆動量演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラの角速度を検出する角速度センサと、
カメラの加速度を検出する加速度センサと、
前記角速度センサと前記加速度センサの少なくとも１つの出力に基づいて、カメラの姿勢を演算する姿勢演算部と、
前記姿勢演算部の演算結果に基づいて、ピッチ角方向制御軸とヨー角方向制御軸とによって、並進ブレの演算量を変えるブレ補正制御部と、
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、
前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレを演算するときの回転中心アルゴリズムの定数を変更すること、
を特徴とするブレ補正装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のブレ補正装置において、
前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレ処理用ＨＰＦのカットオフ周波数特性を変更すること、
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、
前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレ演算結果のゲインを変更すること、
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、
前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレ処理用センタバイアス量を変更すること、
を特徴とするブレ補正装置。
【請求項６】
カメラの角速度を検出する角速度センサと、
カメラの加速度を検出する加速度センサと、
前記角速度センサと前記加速度センサの少なくとも１つの出力に基づいて、カメラの姿勢を演算する姿勢演算部と、
前記姿勢演算部の演算結果に基づいて、ピッチ角方向制御軸とヨー角方向制御軸とによって、並進ブレの演算方法を変えるブレ補正制御部と、
を備えたブレ補正装置。
【請求項７】
請求項６に記載のブレ補正装置において、
前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、回転中心アルゴリズム又は２回積分アルゴリズムかのいずれかに演算方法を変更すること、
を特徴とするブレ補正装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のブレ補正装置において、
前記姿勢演算部は、並進ブレ用の加速度センサの出力を用いて、カメラの姿勢を演算すること、
を特徴とするブレ補正装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８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。
【請求項１】
カメラの角速度を検出する角速度センサと、
カメラの加速度を検出する加速度センサと、
前記角速度センサと前記加速度センサの少なくとも１つの出力に基づいて、カメラの姿勢を演算する姿勢演算部と、
前記姿勢演算部の演算結果に基づいて、ピッチ角方向制御軸とヨー角方向制御軸とによって、並進ブレの演算量を変えるブレ補正制御部と、
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、
前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレを演算するときの回転中心アルゴリズムの定数を変更すること、
を特徴とするブレ補正装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のブレ補正装置において、
前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレ処理用ＨＰＦのカットオフ周波数特性を変更すること、
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、
前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレ演算結果のゲインを変更すること、
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、
前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、並進ブレ処理用センタバイアス量を変更すること、
を特徴とするブレ補正装置。
【請求項６】
カメラの角速度を検出する角速度センサと、
カメラの加速度を検出する加速度センサと、
前記角速度センサと前記加速度センサの少なくとも１つの出力に基づいて、カメラの姿勢を演算する姿勢演算部と、
前記姿勢演算部の演算結果に基づいて、ピッチ角方向制御軸とヨー角方向制御軸とによって、並進ブレの演算方法を変えるブレ補正制御部と、
を備えたブレ補正装置。
【請求項７】
請求項６に記載のブレ補正装置において、
前記ブレ補正制御部は、前記各軸で、回転中心アルゴリズム又は２回積分アルゴリズムかのいずれかに演算方法を変更すること、
を特徴とするブレ補正装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のブレ補正装置において、
前記姿勢演算部は、並進ブレ用の加速度センサの出力を用いて、カメラの姿勢を演算すること、
を特徴とするブレ補正装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−５４１９３（Ｐ２０１３−５４１９３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１９２０（Ｐ２０１１−１９１９２０）
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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