手ぶれ防止装置、電子機器、及び手ぶれ防止方法
【課題】より短いサンプリング期間で手ぶれを防止することができる手ぶれ防止装置、電子機器、及び手ぶれ防止方法等を提供する。
【解決手段】手ぶれを防止する手ぶれ防止部３０は、傾き算出部１００と、最大値予測部１０４とを含む。傾き算出部１００は、例えば角速度検出部としてのジャイロセンサーの検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きを、所与のサンプリング周期で算出する。最大値予測部１０４は、所与のサンプリング期間内で、上記の傾きに基づいて算出される手ぶれ量のうち最大値である最大予測値を、手ぶれ量の最大値として予測する。手ぶれ防止部３０は、予測された手ぶれ量の最大値を用いて手ぶれを防止する。
【解決手段】手ぶれを防止する手ぶれ防止部３０は、傾き算出部１００と、最大値予測部１０４とを含む。傾き算出部１００は、例えば角速度検出部としてのジャイロセンサーの検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きを、所与のサンプリング周期で算出する。最大値予測部１０４は、所与のサンプリング期間内で、上記の傾きに基づいて算出される手ぶれ量のうち最大値である最大予測値を、手ぶれ量の最大値として予測する。手ぶれ防止部３０は、予測された手ぶれ量の最大値を用いて手ぶれを防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手ぶれ防止装置、電子機器、及び手ぶれ防止方法等に関し、例えば角速度検出部によって検出される角速度に基づいて手ぶれを防止する手ぶれ防止装置、電子機器、及び手ぶれ防止方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置により画像を撮像する際に、撮像装置を操作するユーザーの手ぶれに起因して撮像画像にぶれが生じやすい。そのため、撮像装置は、手ぶれ防止機能を備えることが一般的となっており、ユーザーの手ぶれに起因した撮像画像のぶれを抑制する技術については、例えば特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、ぶれの極大値の発生を検出し、極大値の発生から所定時間後にシャッターをレリーズさせる信号を出力することで、角速度絶対値波形の極小値をシャッター露出期間の中央付近に高い確率で到来させる技術が開示されている。
また、特許文献２には、第１の期間における手ぶれ量の波形を記憶し、第２の期間における手ぶれ量の波形を予測することで、シャッター速度を高精度に決定するようにした技術が開示されている。
更に、特許文献３には、ジャイロセンサーにより手ぶれを検出し、検出した手ぶれ量に応じてシャッター速度を上げ、手ぶれを防止するようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１０７６２２号公報
【特許文献２】特開２００９−３２１８号公報
【特許文献３】特開２００９−２２９６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、手ぶれの周期は１０ヘルツ（周期１００ミリ秒）程度が主であり、手ぶれ量の絶対値の最大値を検出するためには、手ぶれの半周期の５０ミリ秒のサンプリング期間が必要である。そのため、撮像装置のシャッター押下タイミングから露光開始タイミングまでの間、サンプリング期間だけタイムラグが生じ、撮像装置の用途によっては致命的な欠点となる問題があり、サンプリング期間をできるだけ短くすることが望まれている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、手ぶれの角速度は２０ヘルツ（周期５０ミリ秒）付近の周波数成分が多く含まれ、極大値が発生後に極小値が発生するまでの時間の確率分布は半周期の２５ミリ秒付近に鋭いピークを持つことに着目している。そのため、最大で半周期のタイムラグが生じてしまうという問題がある。
また、特許文献２に開示された技術では、４分の１周期の波形をサンプリングしているものの、実際に露光されるのは１周期以上先になってしまうという問題がある。
更に、特許文献３に開示された技術では、処理コストを低減することができるものの、手ぶれ量の最大値をサンプリングする必要があり、最大で半周期のタイムラグが生じてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様によれば、より短いサンプリング期間で手ぶれを防止することができる手ぶれ防止装置、電子機器、及び手ぶれ防止方法等を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の第１の態様は、手ぶれを防止する手ぶれ防止装置が、角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きを、所与のサンプリング周期で算出する傾き算出部と、所与のサンプリング期間内で、前記傾きに基づいて算出される手ぶれ量のうち最大値である最大予測値を、前記手ぶれ量の最大値として予測する最大値予測部とを含み、前記手ぶれ量の最大値を用いて手ぶれを防止する。
【０００９】
本態様によれば、角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きから手ぶれ量の最大値を予測するようにしたので、角速度検出部の検出結果のサンプリング期間を、手ぶれ周期の半周期よりも短くすることができるようになる。これにより、手ぶれを防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができるようになる。
【００１０】
（２）本発明の第２の態様に係る手ぶれ防止装置は、第１の態様において、前記サンプリング期間内における前記手ぶれ量の実測値の最大値である最大実測値を検出する最大実測値検出部を含み、前記最大値予測部は、前記サンプリング周期で、前記最大予測値及び前記最大実測値のうち、大きい方を前記手ぶれ量の最大値として予測する。
【００１１】
本態様によれば、最大予測値及び最大実測値のうち大きい方を手ぶれ量の最大値として予測するようにしたので、サンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１の期間にしたとしても、正確な予測が可能となる。また、予測誤差が許容される範囲において、サンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１未満の期間とすることができ、サンプリング期間をより短い期間にして、手ぶれを防止するためのタイムラグを、より一層小さくすることができるようになる。
【００１２】
（３）本発明の第３の態様に係る手ぶれ防止装置では、第１の態様において、前記最大値予測部は、前記最大予測値を所定倍した値を、前記手ぶれ量の最大値として予測する。
【００１３】
本態様によれば、手ぶれ量の最大値の予測誤差が許容される範囲において、従来と比較してより短いサンプリング期間で、手ぶれの防止に寄与することができるようになる。
【００１４】
（４）本発明の第４の態様に係る手ぶれ防止装置では、第３の態様において、前記サンプリング期間内で所定の振幅以下の前記手ぶれ量があるか否かを検出するゼロクロス検出部を含み、前記ゼロクロス検出部によって前記サンプリング期間内で所定の振幅以下の前記手ぶれ量がないと検出されたとき、前記最大値予測部は、前記最大予測値を所定倍した値を、前記手ぶれ量の最大値として予測する。
【００１５】
本態様によれば、ゼロクロス検出部を設け、ゼロクロス検出部の検出結果に応じて最大予測値を所定倍した値を手ぶれ量の最大値として予測するようにしたので、予測誤差をある程度小さく抑えながら、より短いサンプリング期間で、手ぶれの防止に寄与することができるようになる。
【００１６】
（５）本発明の第５の態様に係る手ぶれ防止装置では、第１の態様乃至第４の態様のいずれかにおいて、前記サンプリング期間は、前記手ぶれの周期の４分の１以下の期間である。
【００１７】
本態様によれば、サンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１以下の期間とするようにしたので、角速度検出部の検出結果のサンプリング期間を従来の手ぶれ周期の半周期よりも短くすることができるようになる。これにより、手ぶれを防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができるようになる。
【００１８】
（６）本発明の第６の態様に係る手ぶれ防止装置は、第１の態様乃至第５の態様のいずれかにおいて、前記最大値予測部によって予測された前記手ぶれ量の最大値を制限するリミッター部を含む。
【００１９】
本態様によれば、上記の効果に加えて、ノイズ等に起因した異常値に影響されず、精度良く手ぶれ量の最大値を予測することができるようになる。
【００２０】
（７）本発明の第７の態様に係る手ぶれ防止装置は、第１の態様乃至第６の態様のいずれかにおいて、前記最大値予測部によって予測された前記手ぶれ量の最大値に基づいてシャッター速度を算出するシャッター速度算出部を含む。
【００２１】
本態様によれば、角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きから手ぶれ量の最大値を予測するようにしたので、従来よりも短いサンプリング期間でシャッター速度を算出することができるようになる。これにより、算出したシャッター速度により手ぶれを防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができるようになる。
【００２２】
（８）本発明の第８の態様は、電子機器が、第１の態様乃至第７の態様のいずれか記載の手ぶれ防止装置と、前記手ぶれ防止装置に対して角速度の検出結果を出力する前記角速度検出部とを含む。
【００２３】
本態様によれば、より短いサンプリング期間で、角速度検出部の検出結果を用いて手ぶれ量の最大値を予測することができるようになる。これにより、電子機器のユーザーの手ぶれに起因した画質の劣化を防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができるようになる。
【００２４】
（９）本発明の第９の態様に係る電子機器は、第８の態様において、撮像素子を含み、前記撮像素子によって画像を撮像する際の手ぶれを防止する。
【００２５】
本態様によれば、撮像素子を有する電子機器のユーザーの手ぶれに起因した画質の劣化を防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができるようになる。
【００２６】
（１０）本発明の第１０の態様は、手ぶれを防止する手ぶれ防止方法が、角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きを、所与のサンプリング周期で算出する傾き算出ステップと、所与のサンプリング期間内で、前記傾きに基づいて算出される手ぶれ量のうち最大値である最大予測値を、前記手ぶれ量の最大値として予測する最大値予測ステップとを含み、前記手ぶれ量の最大値を用いて手ぶれを防止する。
【００２７】
本態様によれば、角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きから手ぶれ量の最大値を予測するようにしたので、角速度検出部の検出結果のサンプリング期間を、手ぶれ周期の半周期よりも短くすることができるようになる。これにより、手ぶれを防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができる手ぶれ防止方法を提供することができるようになる。
【００２８】
（１１）本発明の第１１の態様に係る手ぶれ防止方法は、第１０の態様において、前記サンプリング期間内における前記手ぶれ量の実測値の最大値である最大実測値を検出する最大実測値検出ステップを含み、前記最大値予測ステップは、前記サンプリング周期で、前記最大予測値及び前記最大実測値のうち、大きい方を前記手ぶれ量の最大値として予測する。
【００２９】
本態様によれば、最大予測値及び最大実測値のうち大きい方を手ぶれ量の最大値として予測するようにしたので、サンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１の期間にしたとしても、正確な予測が可能となる。また、予測誤差が許容される範囲において、サンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１未満の期間とすることができ、サンプリング期間をより短い期間にして、手ぶれを防止するためのタイムラグを、より一層小さくすることができるようになる。
【００３０】
（１２）本発明の第１２の態様に係る手ぶれ防止方法では、第１０の態様又は第１１の態様において、前記サンプリング期間は、前記手ぶれの周期の４分の１以下の期間である。
【００３１】
本態様によれば、サンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１以下の期間とするようにしたので、角速度検出部の検出結果のサンプリング期間を従来の手ぶれ周期の半周期よりも短くすることができるようになる。これにより、手ぶれを防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成例のブロック図。
【図２】図１の手ぶれ防止部の構成例のブロック図。
【図３】図１の撮像素子が内蔵されている撮像部の構成例を示す図。
【図４】本実施形態における手ぶれ防止部の機能ブロック図。
【図５】本実施形態における手ぶれ防止部の動作説明図。
【図６】本実施形態における手ぶれ防止部による動作例の説明図。
【図７】図６のシミュレーション結果の一例を示す図。
【図８】本実施形態における手ぶれ防止部のシミュレーション結果の一例を示す図。
【図９】撮像装置の処理例のフロー図。
【図１０】撮像装置の処理例のフロー図。
【図１１】ユーザーの操作と撮像装置の処理の流れの対応関係を示す図。
【図１２】図９の処理中に撮像装置において設定可能なシャッター速度の一例を示す図。
【図１３】実験値の一例を示す図。
【図１４】サンプリング期間を２５ｍｓｅｃとしたときの本実施形態における手ぶれ防止部のシミュレーション結果の一例を示す図。
【図１５】サンプリング期間を５ｍｓｅｃとしたときの本実施形態における手ぶれ防止部のシミュレーション結果の一例を示す図。
【図１６】本実施形態の第３の変形例における手ぶれ防止部の機能ブロック図。
【図１７】本実施形態の第５の変形例におけるノイズ除去前後のジャイロデータの説明図。
【図１８】本実施形態の第６の変形例における手ぶれ防止部の構成要部の一例を示す図。
【図１９】第６の変形例における手ぶれ防止部の第１の動作説明図。
【図２０】第６の変形例における手ぶれ防止部の第２の動作説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の課題を解決するために必須の構成要件であるとは限らない。
【００３４】
〔撮像装置〕
図１に、本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成例のブロック図を示す。
撮像装置１０は、撮像素子１１と、輝度検知部１２と、プロセッサー１３と、格納部１４と、ユーザーインターフェース（InterFace：以下、Ｉ／Ｆ）部１５と、手ぶれ防止部３０とを備えている。
【００３５】
撮像素子１１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）等によって構成され、被写体の光画像を、対応する画像信号に変換して出力する。
輝度検知部１２は、例えばフォトダイオード等によって構成され、被写体の輝度を検知し、検知した輝度に対応する信号を出力する。
プロセッサー１３は、格納部１４に格納されているプログラム等に基づいて、撮像素子１１の感度、焦点距離、絞り、露光時間等を設定し制御する。
格納部１４は、例えば半導体メモリーによって構成され、プロセッサー１３が実行するプログラムやデータ等のプロセッサー１３が読み取り可能なコードを格納する。
ユーザーＩ／Ｆ部１５は、操作ボタン等によって構成され、ユーザーの操作に応じた情報を生成して出力する。
手ぶれ防止部３０は、角速度検出部としてのジャイロセンサーの検出結果に基づいて、手ぶれに起因した撮像画像のぶれが最小限となるようなシャッター速度を決定し、プロセッサー１３に出力する。
【００３６】
図２に、図１の手ぶれ防止部３０の構成例のブロック図を示す。
手ぶれ防止部３０は、Ｘ軸ジャイロセンサー（角速度検出部）３１ａと、Ｙ軸ジャイロセンサー（角速度検出部）３１ｂと、Ｚ軸ジャイロセンサー（角速度検出部）３１ｃと、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃとを備えている。更に、手ぶれ防止部３０は、プロセッサー３３と、格納部３４とを備えている。
【００３７】
Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａは、例えば振動ジャイロセンサーによって構成され、撮像素子１１の撮像面の横方向（走査線の方向）に対応するＸ軸を中心とする角速度を検出して出力する。
Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂは、例えば振動ジャイロセンサーによって構成され、撮像素子１１の撮像面の縦方向（走査線に交差（直交）する方向）に対応するＹ軸を中心とする角速度を検出して出力する。
Ｚ軸ジャイロセンサー３１ｃは、例えば振動ジャイロセンサーによって構成され、レンズ軸（撮像素子１１の撮像面の法線方向に対応する軸）に対応するＺ軸を中心とする角速度を検出して出力する。
Ａ／Ｄ変換部３２ａは、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａから出力される角速度に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。
Ａ／Ｄ変換部３２ｂは、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂから出力される角速度に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。
Ａ／Ｄ変換部３２ｃは、Ｚ軸ジャイロセンサー３１ｃから出力される角速度に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。
プロセッサー３３は、格納部３４に格納されているプログラムを実行し、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃから出力されるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りの角速度に基づいて、手ぶれを防止するためのシャッター速度を算出する。こうして得られたシャッター速度は、プロセッサー１３に通知される。
格納部３４は、例えば半導体メモリーによって構成され、プロセッサー３３が実行するプログラムやデータ等のプロセッサー３３が読み取り可能なコードを格納する。
【００３８】
図３に、図１の撮像素子１１が内蔵されている撮像部の構成例を示す。
図３に示す撮像部４０は、立方体形状を有する筐体４１を有している。筐体４１の天面４２には、被写体からの光画像を収束するためのレンズ４３が設けられている。筐体４１内部の底面（図示せず）には、レンズ４３によって収束された光画像を対応する画像信号に変換するための撮像素子１１が設けられている。なお、撮像素子１１は、走査線の方向である横方向が図中のＸ軸方向に一致し、且つ、走査線と直交する方向である縦方向が図中のＹ軸方向に一致し、且つ、撮像素子１１の撮像面の法線が図中のＺ軸方向に一致するように配置される。筐体４１のＸ軸とその法線が一致する側面４４には、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａが配設されている。また、筐体４１のＹ軸とその法線が一致する側面４５には、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂが配設されている。更に、筐体４１のＺ軸とその法線が一致する天面４２には、Ｚ軸ジャイロセンサー３１ｃが配設されている。側面４５には、撮像素子１１を制御するための制御信号、撮像素子１１から出力される画像信号、レンズ４３を制御するための制御信号が伝送される信号線群を有すると共に、プロセッサー１３に接続されるフレキシブルケーブル４６が設けられている。
【００３９】
なお、図３の例では、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、及びＺ軸ジャイロセンサー３１ｃは、筐体４１の側面４４，４５及び天面４２に各々設けられているが、これに限定されるものではない。角速度は、撮像装置１０のどの場所でも同じである。従って、検出対象の軸方向さえ一致していれば、ジャイロセンサーを撮像装置１０の任意の場所に設けることができる。例えば図３に示すように、フレキシブルケーブル４６の一部にＹ軸ジャイロセンサー３１ｂを設けるようにしてもよい。
【００４０】
〔手ぶれ防止部〕
本実施形態における手ぶれ防止部３０は、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ等による手ぶれのサンプリング期間を短くするために、手ぶれ量の最大値を予測し、該手ぶれ量の最大値を用いて手ぶれを防止する。これにより、本実施形態では、サンプリング期間を、手ぶれの周期の４分の１以下の期間とすることができるようになる。手ぶれの周期は、１０ヘルツ（以下、Ｈｚ）（周期１００ミリ秒（以下、ｍｓｅｃ））程度であるため、サンプリング期間を２５ｍｓｅｃ以下の例えば１０ｍｓｅｃとすることができるようになる。
【００４１】
図４に、本実施形態における手ぶれ防止部３０の機能ブロック図を示す。図４の各部の機能は、格納部３４に格納されたプログラム等を実行するプロセッサー３３により実現される。
手ぶれ防止部３０（手ぶれ防止装置）は、傾き算出部１００と、最大実測値検出部１０２と、最大値予測部１０４と、シャッター速度算出部１０６とを備えることができる。
【００４２】
傾き算出部１００は、角速度検出部としてのジャイロセンサーの角速度の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾き（微分係数）を、所与のサンプリング周期（例えば１ｍｓｅｃ）で算出する。ジャイロセンサーは、例えばＸ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、又はＺ軸ジャイロセンサー３１ｃである。傾き算出部１００は、ジャイロセンサーの検出結果に基づいて手ぶれ量を算出した後、該手ぶれ量の変化の傾きを算出するようにしてもよい。また、傾き算出部１００は、ジャイロセンサーの検出結果と手ぶれ量とに相関関係があることに着目して、ジャイロセンサーの検出結果を手ぶれ量として、ジャイロセンサーの検出結果である角速度の変化の傾きを算出するようにしてもよい。傾き算出部１００は、直前にサンプリングした検出結果、又は前後の複数のサンプリングした検出結果を用いて、各サンプリング点における傾きを算出することができる。
【００４３】
最大実測値検出部１０２は、所与のサンプリング期間（例えば１０ｍｓｅｃ）内における手ぶれ量（又は角速度）の実測値の最大値である最大実測値を検出する。
最大値予測部１０４は、サンプリング期間内で、傾きに基づいて算出される手ぶれ量（又は角速度）のうち最大値である最大予測値を、手ぶれ量の最大値として予測する。より好ましくは、最大値予測部１０４は、サンプリング周期で、最大予測値及び最大実測値のうち、大きい方を手ぶれ量の最大値として予測する。
シャッター速度算出部１０６は、最大値予測部１０４によって予測された手ぶれ量の最大値に基づいて、シャッター速度を算出する。
【００４４】
以下では、ジャイロセンサーの検出結果である角速度と手ぶれ量とに相関関係があることに着目して、手ぶれ量の最大値として最大角速度を予測するものとして説明する。
【００４５】
図５に、本実施形態における手ぶれ防止部３０の動作説明図を示す。図５は、例えばＸ軸ジャイロセンサー３１ａによって検出された角速度のサンプリング波形の一例を表す。なお、図５では、縦軸に角速度、横軸に時間をとっている。
手ぶれ防止部３０は、シャッター押下後のサンプリング期間（１０ｍｓｅｃ）において、サンプリング周期（１ｍｓｅｃ）で、ジャイロセンサーにより手ぶれに起因する角速度のサンプリングを行う。このとき、角速度のサンプリング波形は、図５に示すように、ほぼ正弦波とみなすことができる。そこで、本実施形態では、サンプリング期間内の例えばサンプリング点Ｐ１における傾き（微分係数）から、サンプリング点Ｐ２における角速度を、最大角速度として予測する。
【００４６】
ここで、サンプリング周波数をｆｓ（例えば１０００Ｈｚ）、サンプリング周期をＴｓ（例えば１ｍｓｅｃ）、正弦波近似周波数をｆ０（例えば１０Ｈｚ）、正弦波近似周期Ｔ０（例えば１００ｍｓｅｃ）、手ぶれ最大角速度をＡとする。また、時間をｔ、及び手ぶれ角速度をｙとする。このとき、図５に示す正弦波近似のときの手ぶれの角速度ｙは、次式のように表すことができる。
【数１】
【００４７】
式（１）を時間で微分すると、各サンプリング点における傾きは、次式のように表すことができる。
【数２】
【００４８】
式（２）において、図５のｔ＝０（即ち、ｙ＝０）であるゼロクロス付近で、傾きが最大となり、（２πＡ／Ｔ０）である。傾きは、前後のデータの差分をΔｙとすると、次式のように表すことができる。
【数３】
【００４９】
式（３）を変形すると、最大角速度Ａは、次式のように予測することができる。
【数４】
【００５０】
式（４）において、最大角速度ＡはΔｙによって変化し、Ａの最大値はΔｙが最大のときである。Δｙが最大となるのは、図５においてゼロクロス付近であるサンプリング点Ｐ１のΔｙである。従って、ゼロクロス付近のサンプリング点Ｐ１の傾きから、Ａの最大値であるサンプリング点Ｐ２における角速度を、最大角速度又は手ぶれ量の最大値として精度良く予測することができる。
【００５１】
ところで、図５のサンプリング点Ｐ１，Ｐ２を含むサンプリング期間は、撮像装置１０のシャッター押下タイミングから露光開始タイミングまでのタイムラグに反映される。従って、このサンプリング期間を短くすることで、タイムラグを小さくすることができる。しかしながら、サンプリング期間がサンプリング点Ｐ１を含まない場合、Δｙが小さくなって、サンプリング点Ｐ２における最大角速度を精度良く予測することができなくなる。そこで、本実施形態では、サンプリング期間内で、予測した最大角速度（最大予測値）と、実測値の角速度の絶対値の最大値（最大実測値）とを比較し、大きい方を最大角速度又は手ぶれ量の最大値として予測決定値とする。
【００５２】
図６に、本実施形態における手ぶれ防止部３０による動作例の説明図を示す。図６において、サンプリング周期をＴｓ（１ｍｓｅｃ）、サンプリング期間をＴｓｐ（１０ｍｓｅｃ）とし、時間ｔ＝０ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃまでの各サンプリング点における角速度をＡ０〜Ａ１０と表している。なお、図６では、時間ｔ＝０を図５に一致させて図示している。
図７に、図６のシミュレーション結果の一例を示す。図７において、図６の角速度Ａ０〜Ａ１０、及びサンプリング期間Ｔｓｐを図示している。
【００５３】
時間ｔ＝−２５ｍｓｅｃからサンプリング周期であるＴｓ＝１ｍｓｅｃ毎に、角速度がサンプリングされ、図６に示すようなサンプリング波形となる。各サンプリング点において、式（４）の絶対値が、図７の予測値（振幅予測絶対値）として予測される。時間ｔ＝−１４ｍｓｅｃになると、直前のサンプリング期間Ｔｓｐ（時間ｔ＝−２４ｍｓｅｃ〜−１４ｍｓｅｃ）の１１カ所のサンプリング点の予測値の最大値が最大予測値として求められる。即ち、最大予測値は、サンプリング期間内の予測値の最大値である。これ以降、サンプリング周期毎に、サンプリング点を１つずつずらしながら、順次、最大予測値が求められる。
【００５４】
同様に、時間ｔ＝−１４ｍｓｅｃになると、直前のサンプリング期間Ｔｓｐ（時間ｔ＝−２４ｍｓｅｃ〜−１４ｍｓｅｃ）の１１カ所のサンプリング点の実測値の最大値である最大実測値が求められる。これ以降、サンプリング周期毎に、サンプリング点を１つずつずらしながら、順次、実測大値が検出される。そして、サンプリング周期で、最大予測値及び最大実測値のうち、大きい方を予測決定値として、最大角速度又は手ぶれ量の最大値として予測される。
【００５５】
図７において、決定値／真値は、真値である実際の最大角速度（ここでは、「１」）に対する予測決定値の比率を表しており、「１」に近いほど、予測誤差が少ないことを意味する。
【００５６】
図８に、本実施形態における手ぶれ防止部３０のシミュレーション結果の一例を示す。図８は、サンプリング期間Ｔｓｐを１０ｍｓｅｃとしたときの角速度Ｗ０、最大予測値Ｗ１、最大実測値Ｗ２、予測決定値Ｗ３、及び決定値／真値Ｗ４を表している。図８では、真値が「１」であるため、予測決定値Ｗ３及び決定値／真値Ｗ４が一致している。
【００５７】
図８に示すように、正弦波近似周期Ｔ０において、決定値／真値は、０．８９〜１の範囲にあり、予測誤差は、最大で１１パーセント程度である。最大角速度又は手ぶれ量の最大値に基づいて決定されるシャッター速度は、１倍、２倍といった整数倍や、１／２倍、１／４倍といった整数分の１倍で変更されることを考慮すると、最大で１１パーセント程度の予測誤差は、充分に実用的であると判断できる。
【００５８】
以上のように、サンプリング期間を、図５のサンプリング点Ｐ１，Ｐ２（傾きの最大値をとるサンプリング点及び実測値の最大値をとるサンプリング点）を含むように設定することで、最大角速度を手ぶれ量の最大値として精度良く予測することができる。その結果、サンプリング期間を、手ぶれの周期の４分の１以下の期間とすることができ、撮像装置のシャッター押下タイミングから露光開始タイミングまでのタイムラグを大幅に小さくすることができるようになる。
【００５９】
次に、撮像装置１０における処理例について説明する。
図９及び図１０に、撮像装置１０の処理例のフロー図を示す。
図１１に、ユーザーの操作と撮像装置１０の処理の流れの対応関係を示す。
図１２に、図９の処理中に撮像装置１０において設定可能なシャッター速度の一例を示す。
【００６０】
まず、プロセッサー３３は、撮像素子１１の撮像面における対象点において、露光時間内で手ぶれを許容できる許容移動量Δｍを決定する（ステップＳＴ１）。なお、Δｍの決定方法としては、例えば格納部３４に予めΔｍの値を格納しておき、撮像装置１０が起動された際に、この値を読み出すようにすればよい。
【００６１】
次に、プロセッサー１３は、ユーザーＩ／Ｆ部１５が有する図示しないレリーズボタンが半押し状態にされたか否かを判定する（ステップＳＴ２）。レリーズボタンが半押し状態であると判定されたとき（ステップＳＴ２：Ｙ）、ステップＳＴ３に進む。レリーズボタンが半押し状態ではないと判定されたとき（ステップＳＴ２：Ｎ）、同様の処理を繰り返す。例えば、ユーザーが被写体に対して撮像装置１０を向け、レリーズボタンを半押し状態にした場合には（図１１のＳ１）、ステップＳＴ２において半押し状態であると判定されてステップＳＴ３に進む。
【００６２】
ステップＳＴ３では、プロセッサー１３は、ＡＦ（Auto Focus）処理及びＡＥ（Auto Exposure）処理を実行する（図１１の「ＡＦ，ＡＥ処理」）。より詳細には、プロセッサー１３は、輝度検知部１２の検知結果に基づいて、被写体の輝度を検出し、最適な露出値を決定する。このＡＥ処理の結果、検出された輝度に応じた最適な絞り値と、シャッター速度とが決定される。また、プロセッサー１３は、図３に示す撮像部４０を制御して、被写体と撮像装置１０との間の距離に応じて、ＡＦ処理を実行し、最適な焦点距離を決定する。そして、このようにして決定された絞り値、シャッター速度、及び焦点距離は、格納部１４に格納された後、後述するステップＳＴ６において、手ぶれ防止部３０のプロセッサー３３に供給される。
【００６３】
ステップＳＴ３に続いて、プロセッサー１３は、レリーズボタンが全押し状態にされたか否かを判定する（ステップＳＴ４）。レリーズボタンが全押し状態であると判定されたとき（ステップＳＴ４：Ｙ）、ステップＳＴ５に進む。レリーズボタンが全押し状態ではないと判定されたとき（ステップＳＴ４：Ｎ）、同様の処理を繰り返す。例えば、ユーザーが、被写体の構図を決定し、撮影を行うと判断してレリーズボタンを全押し状態にした場合には（図１１のＳ２）、ステップＳＴ４において全押し状態であると判定されてステップＳＴ５に進む。
【００６４】
ステップＳＴ５では、プロセッサー１３は、手ぶれ防止部３０に対して、レリーズボタンが全押しされたことを通知する。手ぶれ防止部３０では、この通知に基づいて、ジャイロデータ（ジャイロセンサーのデータ）のサンプリング処理（図１１のサンプリング処理）を開始する。より詳細には、プロセッサー３３は、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力を一定の間隔でサンプリングし、ジャイロデータとして格納部３４に格納する。なお、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、及びＺ軸ジャイロセンサー３１ｃは、手ぶれ量に対応したＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの角速度を検出するが、手ぶれ量は時間的に変化する。そのため、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、及びＺ軸ジャイロセンサー３１ｃの出力は時間的に変動する。
【００６５】
サンプリングが開始されると、プロセッサー３３は、プロセッサー１３を介して、撮像情報を格納部１４から取得する。このとき、取得する撮像情報としては、前述したように、絞り値、シャッター速度、及び焦点距離等がある。
【００６６】
次に、プロセッサー３３は、ジャイロデータのサンプリング処理を終了する（ステップＳＴ７）。即ち、プロセッサー３３は、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃからのジャイロデータの取得を終了する。なお、サンプリング処理が終了した時点で、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、Ｚ軸ジャイロセンサー３１ｃ、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃに対する電源電力の供給を停止するようにしてもよい。こうすることで、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、Ｚ軸ジャイロセンサー３１ｃ、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃにおける消費電力を抑制することができるようになる。
【００６７】
続いて、プロセッサー３３は、格納部３４に格納されているジャイロデータを取得し、最大角速度を予測するデータ処理を行う（ステップＳＴ８）。格納部３４にはＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に関する複数のジャイロデータが格納されている。プロセッサー３３は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの手ぶれ量の最大値に対応した最大角速度であるＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘ、ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｙ、及びＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｚを得る。具体的には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸のそれぞれについて、図１０に示すような処理を行う。
【００６８】
図１０に示すように、ステップＳＴ８では、例えばＸ軸に着目すると、プロセッサー３３は、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａの検出結果に対応した角速度（手ぶれ量）の変化の傾きを、所与のサンプリング周期で算出する（ステップＳＴ２０、傾き算出ステップ）。
【００６９】
次に、プロセッサー３３は、サンプリング期間内における角速度の実測値の最大値である最大実測値を検出する（ステップＳＴ２１、最大実測値検出ステップ）。
その後、プロセッサー３３は、サンプリング周期で、サンプリング期間内において得られた傾きに基づいて算出される最大角速度（手ぶれ量）のうち最大値である最大予測値及び上記の最大実測値のうち、大きい方を最大角速度であるＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘとして予測する（ステップＳＴ２２、最大値予測ステップ）。
【００７０】
なお、ステップＳＴ２２では、所与のサンプリング期間内で、ステップＳＴ２０で得られた傾きに基づいて算出される手ぶれ量のうち最大値である最大予測値を、最大角速度であるＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘとして予測してもよい。
【００７１】
ステップＳＴ８に続いて、プロセッサー３３は、手ぶれ防止処理を実行する（ステップＳＴ９）（図１１の演算処理）。より詳細には、撮像素子１１の１画素が正方形形状であるものとすると、プロセッサー３３は、まず、プロセッサー１３から撮像する画像の画素サイズ（Ｐｍ）を取得する。例えば、撮像素子１１がＡＰＳ−Ｃタイプで、縦×横の解像度が４７４３×３１６２画素（＝１５００万画素）である場合に、１画素の縦及び横の長さがそれぞれ５μｍとなり、これをＰｍとする。次に、プロセッサー３３は、ステップＳＴ６において取得した撮像情報に含まれている焦点距離Ｆｃを格納部３４から取得し、ステップＳＴ１において決定したΔｍと、Ｆｃとに基づいて、次式に基づいてα´の値を算出する。例えば、Ｆｃ＝５ｃｍ、Δｍ＝１画素とすると、α´＝０．００５７３となる。
【数５】
【００７２】
そして、プロセッサー３３は、ステップＳＴ８において算出したＸ軸周りの角速度ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘ、Ｙ軸周りの角速度ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｙ、Ｚ軸周りの角速度ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｚ、及びα´の値を次式に代入し、最適なシャッター速度ＳＳを算出する。例えば、ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘ＝ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｙ＝ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｚ＝１ｄｐｓのとき、上記α´を代入すると、ＳＳ＝０．００５７３ｓｅｃ（１／１７５ｓｅｃ）となる。
【数６】
【００７３】
ステップＳＴ９に続いて、プロセッサー３３は、ステップＳＴ９において算出された最適なシャッター速度ＳＳに基づいて、実際のシャッター速度を決定する（ステップＳＴ１０）。即ち、プロセッサー３３は、得られたシャッター速度ＳＳを、図１２に示す図に従って、撮像装置１０において設定可能なシャッター速度に変換する。図１２に示す例では、シャッター速度ＳＳは、１ｓｅｃから１／４０００ｓｅｃの範囲で、１３種類の設定値の中から選択可能とされている。なお、「Ｔｖ」は、それぞれのシャッター速度を指定するための値であり、この例では、０〜１２の値によってＳＳの値を指定することができる。プロセッサー３３は、ステップＳＴ９において算出したＳＳの値に最も近い値を、図１２から検索し、得られた値を新たなＳＳの値とする。例えば、ステップＳＴ９で得られたＳＳの値が「１／１５０ｓｅｃ」である場合には、図１２の「１／１２５ｓｅｃ」が新たなＳＳの値として選択される。なお、近い値を選択するのではなく、シャッター速度が速い方の値を選択するようにしてもよい。その場合、ステップＳＴ９で得られたＳＳの値が「１／１５０ｓｅｃ」である場合には、図１２の「１／２５０ｓｅｃ」が新たなＳＳの値として選択される。
【００７４】
次に、プロセッサー３３は、ステップＳＴ６において取得した撮像情報に含まれているシャッター速度ＳＳ（ＡＥ処理によって得られたシャッター速度）と、前述した処理によって得られた新たなＳＳとを比較し、より速度が速い方のＳＳの値を、最終ＳＳ値とする。例えば、新たなＳＳの値が「１／１２５ｓｅｃ」であり、撮像情報に含まれているシャッター速度ＳＳの値が「１／６０ｓｅｃ」である場合には、「１／１２５ｓｅｃ」が最終ＳＳ値として選択される。一方、新たなＳＳの値が「１／１２５ｓｅｃ」であり、撮像情報に含まれているシャッター速度ＳＳの値が「１／２５０ｓｅｃ」である場合には、「１／２５０ｓｅｃ」が最終ＳＳ値として選択される。新たなＳＳ値よりも、撮像情報に含まれているシャッター速度の方が速い場合には、手ぶれの発生は防止されると考えられるからである。以上のようにして算出されたシャッター速度ＳＳ値（またはＴｖ値）は、プロセッサー１３に供給される。
【００７５】
ステップＳＴ１０に続いて、プロセッサー１３は、ステップＳＴ１０において求めたシャッター速度ＳＳに基づいて、撮像処理を実行する（ステップＳＴ１１）。具体的には、プロセッサー１３は、次式に対して、ステップＳＴ１０で求めた最終シャッター速度ＳＳを代入すると共に、ステップＳＴ３のＡＥ処理によって得た露光量Ｅｖを代入し、感度値ＩＳＯ又は絞り値Ａｖを決定する。例えば、「絞り優先」が設定されている場合には、ユーザーによって設定された絞り値Ａｖを用い、式（７）に基づいて感度値ＩＳＯを求める。また、ユーザーによって感度値ＩＳＯが設定されている場合には、設定された感度値ＩＳＯを用いて、絞り値Ａｖを求める。
【数７】
【００７６】
そして、プロセッサー１３は、求めたこれらの撮像情報（絞り値Ａｖ、シャッター速度ＳＳ、及び感度値ＩＳＯ）に基づいて、撮像部４０の設定を行った後、撮像を開始する（図１１の「撮像開始」）。より詳細には、プロセッサー１３は、絞り値Ａｖに基づいて撮像部４０の絞りを設定し、シャッター速度ＳＳに応じてシャッター速度を設定し、感度値ＩＳＯに応じて感度を設定する。そして、図１１のＳＯにおいて、撮像を開始し、得られた画像データに対してデータ圧縮処理等を施した後、得られた圧縮画像データを、格納部１４に格納する。
【００７７】
〔実験での評価〕
以上のような撮像装置１０について実機評価すると、次のような実験値が得られた。
図１３に、実験値の一例を示す。図１３は、複数のサンプリング期間の各々において、最大実測値、最大予測値、予測決定値、及び決定値（予測決定値）／真値を表している。
図１３に示すように、実機において真値が「１．１８」のとき、決定値／真値の最大値が「１．７１」となった。これは、実際の手ぶれでは、高い周波数成分が含まれていることに起因すると考えられるが、決定値／真値が「０．８８」〜「１．７１」の間に入っている。決定値／真値が大きい方が、算出されるシャッター速度が速くなり、手ぶれを防止する方向に働くことから、実験での評価も実用的であると判断することができる。
【００７８】
〔サンプリング期間〕
なお、本実施形態では、サンプリング期間を１０ｍｓｅｃとしたが、サンプリング期間は、手ぶれの周期の４分の１以下の期間とすることができる。手ぶれの周期は１００ｍｓｅｃであるため、サンプリング期間を例えば２５ｍｓｅｃや５ｍｓｅｃとすることができる。
【００７９】
図１４に、サンプリング期間を２５ｍｓｅｃとしたときの本実施形態における手ぶれ防止部３０のシミュレーション結果の一例を示す。図１４において、角速度Ｗ０´、最大予測値Ｗ１´、最大実測値Ｗ２´、予測決定値Ｗ３´、及び決定値／真値Ｗ４´を表している。
図１４に示すように、正弦波近似周期Ｔ０において、決定値／真値は、「１」であり、予測誤差はない。これは、サンプリング期間内にゼロクロス点と、角速度最大値／最小値をとるサンプリング点が必ず含まれるからである。この場合、サンプリング期間内で、２６カ所のサンプリング点が含まれる。
【００８０】
図１５に、サンプリング期間を５ｍｓｅｃとしたときの本実施形態における手ぶれ防止部３０のシミュレーション結果の一例を示す。図１５において、角速度Ｗ０´´、最大予測値Ｗ１´´、最大実測値Ｗ２´´、予測決定値Ｗ３´´、及び決定値／真値Ｗ４´´を表している。
図１５に示すように、正弦波近似周期Ｔ０において、決定値／真値は、「０．８１」〜「１」の範囲にあり、予測誤差は最大で１９パーセント程度である。この場合、サンプリング期間内で、６カ所のサンプリング点が含まれ、ノイズの影響等も考慮すると、これ以上サンプリング数が少ないと誤差がより大きくなり可能性がある。従って、サンプリング期間は、５ｍｓｅｃ〜２５ｍｓｅｃであることが望ましい。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態においては、ジャイロデータのサンプリング点における角速度（手ぶれ量）の変化の傾きに基づいて最大角速度を手ぶれ量の最大値として予測する。こうすることで、手ぶれ量をサンプリングするサンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１以下の期間とすることができるようになる。これにより、撮像装置のシャッター押下タイミングから露光開始タイミングまでのタイムラグを大幅に小さくすることができるようになる。
【００８２】
また、レンズ交換式で、光学手ぶれを内蔵していないレンズにも対応することができ、既存資産を有効活用することができるようになる。しかも、既存資産のレンズが高価であるカメラに、手ぶれ防止の機能を備えさせることができるようになる。更に、レンズシフト方式では不可能なレンズ軸を中心に回転する手ぶれについても防止することができるようになる。
【００８３】
〔第１の変形例〕
本実施形態では、手ぶれ防止部３０が、図２に示すように、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、及びＺ軸ジャイロセンサー３１ｃを備えるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態に係る手ぶれ防止部が、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ及びＹ軸ジャイロセンサー３１ｂのみを備えるものであってもよい。
【００８４】
第１の変形例では、ステップＳＴ８において、プロセッサー３３は、Ｘ軸及びＹ軸の各軸周りの最大角速度を本実施形態と同様に求める。そして、プロセッサー３３は、算出したＸ軸周りの最大角速度ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘ、Ｙ軸周りの最大角速度ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｙ、及びα´の値を次式に代入し、最適なシャッター速度ＳＳを算出する。
【数８】
【００８５】
第１の変形例によれば、本実施形態と同様に、撮像装置のシャッター押下タイミングから露光開始タイミングまでのタイムラグを大幅に小さくすることができるようになる。この際、レンズ軸を中心に回転する手ぶれを防止することができなくなるものの、ユーザーによる手ぶれが発生しやすいＸ軸又はＹ軸を中心に回転する手ぶれを防止することができる。
【００８６】
〔第２の変形例〕
本実施形態では、手ぶれ防止部３０が、図２に示すように、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、及びＺ軸ジャイロセンサー３１ｃを備えるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態に係る手ぶれ防止部が、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａのみを備えるものであってもよい。
【００８７】
第２の変形例では、ステップＳＴ８において、プロセッサー３３は、Ｘ軸周りの最大角速度を本実施形態と同様に求める。そして、プロセッサー３３は、算出したＸ軸周りの最大角速度ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘ、及びα´の値を次式に代入し、最適なシャッター速度ＳＳを算出する。
【数９】
【００８８】
第２の変形例によれば、本実施形態と同様に、撮像装置のシャッター押下タイミングから露光開始タイミングまでのタイムラグを大幅に小さくすることができるようになる。この際、レンズ軸を中心に回転する手ぶれを防止することができなくなるものの、ユーザーによる手ぶれが発生しやすいＸ軸を中心に回転する手ぶれを防止することができる。
【００８９】
〔第３の変形例〕
本実施形態では、サンプリング期間内の最大予測値及び最大実測値のうち、大きい方を最大角速度として予測していたが、これに限定されるものではない。例えば、傾きの最大値は、ゼロクロス付近で検出されるため、ゼロクロス付近以外のサンプリング点では、予測誤差がより大きくなると判断して、例えば最大予測値を所定倍したものを最大角速度（手ぶれ量の最大値）として予測するようにしてもよい。
【００９０】
図１６に、本実施形態の第３の変形例における手ぶれ防止部３０ａの機能ブロック図を示す。図１６において、図４と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図１の撮像装置１０は、手ぶれ防止部３０に代えて図１６の手ぶれ防止部３０ａを含んでもよい。第３の変形例における手ぶれ防止部３０ａのハードウェア構成は、図２と同様であり、図１６の各部の機能は、格納部３４の格納されたプログラム等を実行するプロセッサー３３により実現される。
【００９１】
手ぶれ防止部３０ａは、傾き算出部１００と、最大実測値検出部１０２と、最大値予測部１０４と、シャッター速度算出部１０６と、ゼロクロス検出部１０８とを備えることができる。
【００９２】
ゼロクロス検出部１０８は、サンプリング期間内で所定の振幅以下の手ぶれ量があるか否かを検出する。より具体的には、ゼロクロス検出部１０８は、サンプリング期間内で振幅が「０」の角速度（手ぶれ量）があるか否かを検出する。そして、ゼロクロス検出部１０８によってサンプリング期間内で所定の振幅以下の角速度（手ぶれ量）がないと検出されたとき、最大値予測部１０４は、最大予測値を所定倍した値を、最大角速度（手ぶれ量の最大値）として予測する。従って、シャッター速度算出部１０６は、この最大角速度（手ぶれ量の最大値）に基づいて、シャッター速度を算出することになる。なお、所定倍としては、例えば最大実測値の最小値が「０．８８」であることがわかっていれば、１．２（１／０．８８≒１．１３より大きい数）倍とすることができる。
【００９３】
また、ゼロクロス検出部１０８によってサンプリング期間内で所定の振幅以下の角速度がないと検出されたとき、最大値予測部１０４は、各サンプリング点の傾きから予測される最大角速度（手ぶれ量の最大値）を所定倍した値を出力するようにしてもよい。
【００９４】
このような手ぶれ防止部３０ａを含む撮像装置の処理例は、本実施形態における撮像装置１０の処理例と同様である。
【００９５】
第３の変形例によれば、本実施形態と比較して予測誤差がある程度大きくなる場合があるものの、処理コストが軽減され、サンプリング期間をより短くすることができるようになる。
【００９６】
〔第４の変形例〕
本実施形態における手ぶれ防止部の構成は、上記の構成に限定されるものではない。最大角速度（手ぶれ量の最大値）の限度を予め決めておき、公知のリミッター部を設けて、予め決められた限度を超えて予測される最大角速度（手ぶれ量の最大値）に制限をかけるようにしてもよい。こうすることで、ノイズ等に起因した異常値に影響されず、精度良く最大角速度を予測することができるようになる。
【００９７】
〔第５の変形例〕
本実施形態において、プロセッサー３３は、ジャイロデータのノイズ除去を行い、ノイズ除去後のデータに対して、角速度の最大値を予測するようにしてもよい。
【００９８】
図１７に、本実施形態の第５の変形例におけるノイズ除去前後のジャイロデータの説明図を示す。
プロセッサー３３は、例えばＸ軸ジャイロセンサー３１ａからのジャイロデータＤ０を受け取ると、振動等の外乱ノイズを除去するため、移動平均をかけて移動平均後のデータＤ１を取得する。次に、プロセッサー３３は、レリーズ全押し（図１１のＳ２）前後（例えばＳ１〜Ｓ２＋１０ｍｓｅｃ）の平均値を求め、移動平均後のデータから平均値を減算して、直流分Ｄ２を除去した直流分除去後のデータＤ３を算出する。そして、プロセッサー３３は、データＤ３に対して、ステップＳＴ８における最大角速度の予測を行う。
【００９９】
第５の変形例によれば、上記の効果に加えて、角速度の最大値の予測精度をより高くすることができるようになる。
【０１００】
〔第６の変形例〕
第５の変形例では、プロセッサー３３により上記のノイズ除去を行う例を説明したが、ハードウェアにより上記と同様のノイズ除去を行うようにしてもよい。
【０１０１】
図１８に、本実施形態の第６の変形例における手ぶれ防止部の構成要部の一例を示す。図１８は、図２のＸ軸ジャイロセンサー３１ａとＡ／Ｄ変換部３２ａとの間に、ノイズ除去処理を行うフィルター５１ａを挿入したハードウェア構成例を表す。
図１９に、第６の変形例における手ぶれ防止部の第１の動作説明図を示す。
図２０に、第６の変形例における手ぶれ防止部の第２の動作説明図を示す。
【０１０２】
図１８では、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの機能を実現するＡ／Ｄコンバーターと、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａとの間に、ＢＰＦ（Band Pass Filter）の機能を有するフィルター５１ａが挿入される。図１８の構成によれば、図１９に示すように、例えば２００Ｈｚのノイズが重畳した１０ＨｚのジャイロデータＶ０から、該ノイズを除去し、５倍に増幅したジャイロデータＶ１をＡ／Ｄ変換部３２ａに供給することができる。或いは、図２０に示すように、０．０１Ｈｚの直流成分のノイズが重畳した１０ＨｚのジャイロデータＶ２から、該ノイズを除去し、５倍に増幅したジャイロデータＶ３をＡ／Ｄ変換部３２ａに供給することができる。
【０１０３】
第６の変形例によれば、上記の効果に加えて、プロセッサー３３の処理負荷を軽減しながら、最大角速度の予測精度をより高くすることができるようになる。なお、図１８〜図２０は、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａについて説明したが、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ及びＺ軸ジャイロセンサー３１ｃについても、同様に、Ａ／Ｄ変換部との間にフィルターを挿入するようにしてもよい。
【０１０４】
〔その他の変形例〕
本実施形態又はその変形例における手ぶれ防止部を適用した撮像装置は、上記の構成に限定されるものではない。
例えば、本実施形態又はその変形例における手ぶれ防止部を適用した撮像装置は、加速度センサーを含み、並進運動によるぶれを防止するようにしてもよい。
或いは、例えば各軸のジャイロセンサー及び加速度センサーにより、本実施形態又はその変形例における手ぶれ防止部を適用した撮像装置の回転移動を検出し、いわゆるパノラマ画像を合成するようにしてもよい。
或いは、例えば加速度センサーを水準器として用いて、本実施形態又はその変形例における手ぶれ防止部を適用した撮像装置により撮像される画像の傾きを補正するようにしてもよい。
【０１０５】
以上、本発明に係る手ぶれ防止装置、電子機器、及び手ぶれ防止方法等を上記の実施形態又はその変形例に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態又はその変形例に限定されるものではない。例えば、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、次のような変形も可能である。
【０１０６】
（１）上記の実施形態又はその変形例では、本発明に係る手ぶれ防止装置が適用される電子機器として撮像装置を例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明に係る手ぶれ防止装置が適用される電子機器は、例えば角速度検出部の検出結果を用いるものに適用することができる。このような電子機器としては、静止画や動画を撮影可能な撮像装置の他に、静止画や動作を表示する表示装置、携帯電話機、携帯型の端末機器、計測機器、ゲーム機器等がある。
【０１０７】
（２）上記の実施形態又はその変形例において、本発明を手ぶれ防止装置、電子機器、及び手ぶれ防止方法等として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、本発明に係る手ぶれ防止方法の処理手順が記述されたプログラム、このプログラムが記録された記録媒体であってもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１０…撮像装置、 １１…撮像素子、 １２…輝度検知部、
１３，３３…プロセッサー、 １４，３４…格納部、 １５…ユーザーＩ／Ｆ部、
３０，３０ａ…手ぶれ防止部（手ぶれ防止装置）、
３１ａ…Ｘ軸ジャイロセンサー（角速度検出部）、
３１ｂ…Ｙ軸ジャイロセンサー（角速度検出部）、
３１ｃ…Ｚ軸ジャイロセンサー（角速度検出部）、
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…Ａ／Ｄ変換部、 ４０…撮像部、 ４１…筐体、
４２…天面、 ４３…レンズ、 ４４，４５…側面、 ４６…フレキシブルケーブル、
５１ａ…フィルター、 １００…傾き算出部、 １０２…最大実測値検出部、
１０４…最大値予測部、 １０６…シャッター速度算出部、
１０８…ゼロクロス検出部、 Ｔｓ…サンプリング周期、 Ｔｓｐ…サンプリング期間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手ぶれ防止装置、電子機器、及び手ぶれ防止方法等に関し、例えば角速度検出部によって検出される角速度に基づいて手ぶれを防止する手ぶれ防止装置、電子機器、及び手ぶれ防止方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置により画像を撮像する際に、撮像装置を操作するユーザーの手ぶれに起因して撮像画像にぶれが生じやすい。そのため、撮像装置は、手ぶれ防止機能を備えることが一般的となっており、ユーザーの手ぶれに起因した撮像画像のぶれを抑制する技術については、例えば特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、ぶれの極大値の発生を検出し、極大値の発生から所定時間後にシャッターをレリーズさせる信号を出力することで、角速度絶対値波形の極小値をシャッター露出期間の中央付近に高い確率で到来させる技術が開示されている。
また、特許文献２には、第１の期間における手ぶれ量の波形を記憶し、第２の期間における手ぶれ量の波形を予測することで、シャッター速度を高精度に決定するようにした技術が開示されている。
更に、特許文献３には、ジャイロセンサーにより手ぶれを検出し、検出した手ぶれ量に応じてシャッター速度を上げ、手ぶれを防止するようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１０７６２２号公報
【特許文献２】特開２００９−３２１８号公報
【特許文献３】特開２００９−２２９６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、手ぶれの周期は１０ヘルツ（周期１００ミリ秒）程度が主であり、手ぶれ量の絶対値の最大値を検出するためには、手ぶれの半周期の５０ミリ秒のサンプリング期間が必要である。そのため、撮像装置のシャッター押下タイミングから露光開始タイミングまでの間、サンプリング期間だけタイムラグが生じ、撮像装置の用途によっては致命的な欠点となる問題があり、サンプリング期間をできるだけ短くすることが望まれている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、手ぶれの角速度は２０ヘルツ（周期５０ミリ秒）付近の周波数成分が多く含まれ、極大値が発生後に極小値が発生するまでの時間の確率分布は半周期の２５ミリ秒付近に鋭いピークを持つことに着目している。そのため、最大で半周期のタイムラグが生じてしまうという問題がある。
また、特許文献２に開示された技術では、４分の１周期の波形をサンプリングしているものの、実際に露光されるのは１周期以上先になってしまうという問題がある。
更に、特許文献３に開示された技術では、処理コストを低減することができるものの、手ぶれ量の最大値をサンプリングする必要があり、最大で半周期のタイムラグが生じてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様によれば、より短いサンプリング期間で手ぶれを防止することができる手ぶれ防止装置、電子機器、及び手ぶれ防止方法等を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の第１の態様は、手ぶれを防止する手ぶれ防止装置が、角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きを、所与のサンプリング周期で算出する傾き算出部と、所与のサンプリング期間内で、前記傾きに基づいて算出される手ぶれ量のうち最大値である最大予測値を、前記手ぶれ量の最大値として予測する最大値予測部とを含み、前記手ぶれ量の最大値を用いて手ぶれを防止する。
【０００９】
本態様によれば、角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きから手ぶれ量の最大値を予測するようにしたので、角速度検出部の検出結果のサンプリング期間を、手ぶれ周期の半周期よりも短くすることができるようになる。これにより、手ぶれを防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができるようになる。
【００１０】
（２）本発明の第２の態様に係る手ぶれ防止装置は、第１の態様において、前記サンプリング期間内における前記手ぶれ量の実測値の最大値である最大実測値を検出する最大実測値検出部を含み、前記最大値予測部は、前記サンプリング周期で、前記最大予測値及び前記最大実測値のうち、大きい方を前記手ぶれ量の最大値として予測する。
【００１１】
本態様によれば、最大予測値及び最大実測値のうち大きい方を手ぶれ量の最大値として予測するようにしたので、サンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１の期間にしたとしても、正確な予測が可能となる。また、予測誤差が許容される範囲において、サンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１未満の期間とすることができ、サンプリング期間をより短い期間にして、手ぶれを防止するためのタイムラグを、より一層小さくすることができるようになる。
【００１２】
（３）本発明の第３の態様に係る手ぶれ防止装置では、第１の態様において、前記最大値予測部は、前記最大予測値を所定倍した値を、前記手ぶれ量の最大値として予測する。
【００１３】
本態様によれば、手ぶれ量の最大値の予測誤差が許容される範囲において、従来と比較してより短いサンプリング期間で、手ぶれの防止に寄与することができるようになる。
【００１４】
（４）本発明の第４の態様に係る手ぶれ防止装置では、第３の態様において、前記サンプリング期間内で所定の振幅以下の前記手ぶれ量があるか否かを検出するゼロクロス検出部を含み、前記ゼロクロス検出部によって前記サンプリング期間内で所定の振幅以下の前記手ぶれ量がないと検出されたとき、前記最大値予測部は、前記最大予測値を所定倍した値を、前記手ぶれ量の最大値として予測する。
【００１５】
本態様によれば、ゼロクロス検出部を設け、ゼロクロス検出部の検出結果に応じて最大予測値を所定倍した値を手ぶれ量の最大値として予測するようにしたので、予測誤差をある程度小さく抑えながら、より短いサンプリング期間で、手ぶれの防止に寄与することができるようになる。
【００１６】
（５）本発明の第５の態様に係る手ぶれ防止装置では、第１の態様乃至第４の態様のいずれかにおいて、前記サンプリング期間は、前記手ぶれの周期の４分の１以下の期間である。
【００１７】
本態様によれば、サンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１以下の期間とするようにしたので、角速度検出部の検出結果のサンプリング期間を従来の手ぶれ周期の半周期よりも短くすることができるようになる。これにより、手ぶれを防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができるようになる。
【００１８】
（６）本発明の第６の態様に係る手ぶれ防止装置は、第１の態様乃至第５の態様のいずれかにおいて、前記最大値予測部によって予測された前記手ぶれ量の最大値を制限するリミッター部を含む。
【００１９】
本態様によれば、上記の効果に加えて、ノイズ等に起因した異常値に影響されず、精度良く手ぶれ量の最大値を予測することができるようになる。
【００２０】
（７）本発明の第７の態様に係る手ぶれ防止装置は、第１の態様乃至第６の態様のいずれかにおいて、前記最大値予測部によって予測された前記手ぶれ量の最大値に基づいてシャッター速度を算出するシャッター速度算出部を含む。
【００２１】
本態様によれば、角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きから手ぶれ量の最大値を予測するようにしたので、従来よりも短いサンプリング期間でシャッター速度を算出することができるようになる。これにより、算出したシャッター速度により手ぶれを防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができるようになる。
【００２２】
（８）本発明の第８の態様は、電子機器が、第１の態様乃至第７の態様のいずれか記載の手ぶれ防止装置と、前記手ぶれ防止装置に対して角速度の検出結果を出力する前記角速度検出部とを含む。
【００２３】
本態様によれば、より短いサンプリング期間で、角速度検出部の検出結果を用いて手ぶれ量の最大値を予測することができるようになる。これにより、電子機器のユーザーの手ぶれに起因した画質の劣化を防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができるようになる。
【００２４】
（９）本発明の第９の態様に係る電子機器は、第８の態様において、撮像素子を含み、前記撮像素子によって画像を撮像する際の手ぶれを防止する。
【００２５】
本態様によれば、撮像素子を有する電子機器のユーザーの手ぶれに起因した画質の劣化を防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができるようになる。
【００２６】
（１０）本発明の第１０の態様は、手ぶれを防止する手ぶれ防止方法が、角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きを、所与のサンプリング周期で算出する傾き算出ステップと、所与のサンプリング期間内で、前記傾きに基づいて算出される手ぶれ量のうち最大値である最大予測値を、前記手ぶれ量の最大値として予測する最大値予測ステップとを含み、前記手ぶれ量の最大値を用いて手ぶれを防止する。
【００２７】
本態様によれば、角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きから手ぶれ量の最大値を予測するようにしたので、角速度検出部の検出結果のサンプリング期間を、手ぶれ周期の半周期よりも短くすることができるようになる。これにより、手ぶれを防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができる手ぶれ防止方法を提供することができるようになる。
【００２８】
（１１）本発明の第１１の態様に係る手ぶれ防止方法は、第１０の態様において、前記サンプリング期間内における前記手ぶれ量の実測値の最大値である最大実測値を検出する最大実測値検出ステップを含み、前記最大値予測ステップは、前記サンプリング周期で、前記最大予測値及び前記最大実測値のうち、大きい方を前記手ぶれ量の最大値として予測する。
【００２９】
本態様によれば、最大予測値及び最大実測値のうち大きい方を手ぶれ量の最大値として予測するようにしたので、サンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１の期間にしたとしても、正確な予測が可能となる。また、予測誤差が許容される範囲において、サンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１未満の期間とすることができ、サンプリング期間をより短い期間にして、手ぶれを防止するためのタイムラグを、より一層小さくすることができるようになる。
【００３０】
（１２）本発明の第１２の態様に係る手ぶれ防止方法では、第１０の態様又は第１１の態様において、前記サンプリング期間は、前記手ぶれの周期の４分の１以下の期間である。
【００３１】
本態様によれば、サンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１以下の期間とするようにしたので、角速度検出部の検出結果のサンプリング期間を従来の手ぶれ周期の半周期よりも短くすることができるようになる。これにより、手ぶれを防止するためのタイムラグを、従来と比較して大幅に小さくすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成例のブロック図。
【図２】図１の手ぶれ防止部の構成例のブロック図。
【図３】図１の撮像素子が内蔵されている撮像部の構成例を示す図。
【図４】本実施形態における手ぶれ防止部の機能ブロック図。
【図５】本実施形態における手ぶれ防止部の動作説明図。
【図６】本実施形態における手ぶれ防止部による動作例の説明図。
【図７】図６のシミュレーション結果の一例を示す図。
【図８】本実施形態における手ぶれ防止部のシミュレーション結果の一例を示す図。
【図９】撮像装置の処理例のフロー図。
【図１０】撮像装置の処理例のフロー図。
【図１１】ユーザーの操作と撮像装置の処理の流れの対応関係を示す図。
【図１２】図９の処理中に撮像装置において設定可能なシャッター速度の一例を示す図。
【図１３】実験値の一例を示す図。
【図１４】サンプリング期間を２５ｍｓｅｃとしたときの本実施形態における手ぶれ防止部のシミュレーション結果の一例を示す図。
【図１５】サンプリング期間を５ｍｓｅｃとしたときの本実施形態における手ぶれ防止部のシミュレーション結果の一例を示す図。
【図１６】本実施形態の第３の変形例における手ぶれ防止部の機能ブロック図。
【図１７】本実施形態の第５の変形例におけるノイズ除去前後のジャイロデータの説明図。
【図１８】本実施形態の第６の変形例における手ぶれ防止部の構成要部の一例を示す図。
【図１９】第６の変形例における手ぶれ防止部の第１の動作説明図。
【図２０】第６の変形例における手ぶれ防止部の第２の動作説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の課題を解決するために必須の構成要件であるとは限らない。
【００３４】
〔撮像装置〕
図１に、本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成例のブロック図を示す。
撮像装置１０は、撮像素子１１と、輝度検知部１２と、プロセッサー１３と、格納部１４と、ユーザーインターフェース（InterFace：以下、Ｉ／Ｆ）部１５と、手ぶれ防止部３０とを備えている。
【００３５】
撮像素子１１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）等によって構成され、被写体の光画像を、対応する画像信号に変換して出力する。
輝度検知部１２は、例えばフォトダイオード等によって構成され、被写体の輝度を検知し、検知した輝度に対応する信号を出力する。
プロセッサー１３は、格納部１４に格納されているプログラム等に基づいて、撮像素子１１の感度、焦点距離、絞り、露光時間等を設定し制御する。
格納部１４は、例えば半導体メモリーによって構成され、プロセッサー１３が実行するプログラムやデータ等のプロセッサー１３が読み取り可能なコードを格納する。
ユーザーＩ／Ｆ部１５は、操作ボタン等によって構成され、ユーザーの操作に応じた情報を生成して出力する。
手ぶれ防止部３０は、角速度検出部としてのジャイロセンサーの検出結果に基づいて、手ぶれに起因した撮像画像のぶれが最小限となるようなシャッター速度を決定し、プロセッサー１３に出力する。
【００３６】
図２に、図１の手ぶれ防止部３０の構成例のブロック図を示す。
手ぶれ防止部３０は、Ｘ軸ジャイロセンサー（角速度検出部）３１ａと、Ｙ軸ジャイロセンサー（角速度検出部）３１ｂと、Ｚ軸ジャイロセンサー（角速度検出部）３１ｃと、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃとを備えている。更に、手ぶれ防止部３０は、プロセッサー３３と、格納部３４とを備えている。
【００３７】
Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａは、例えば振動ジャイロセンサーによって構成され、撮像素子１１の撮像面の横方向（走査線の方向）に対応するＸ軸を中心とする角速度を検出して出力する。
Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂは、例えば振動ジャイロセンサーによって構成され、撮像素子１１の撮像面の縦方向（走査線に交差（直交）する方向）に対応するＹ軸を中心とする角速度を検出して出力する。
Ｚ軸ジャイロセンサー３１ｃは、例えば振動ジャイロセンサーによって構成され、レンズ軸（撮像素子１１の撮像面の法線方向に対応する軸）に対応するＺ軸を中心とする角速度を検出して出力する。
Ａ／Ｄ変換部３２ａは、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａから出力される角速度に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。
Ａ／Ｄ変換部３２ｂは、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂから出力される角速度に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。
Ａ／Ｄ変換部３２ｃは、Ｚ軸ジャイロセンサー３１ｃから出力される角速度に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。
プロセッサー３３は、格納部３４に格納されているプログラムを実行し、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃから出力されるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りの角速度に基づいて、手ぶれを防止するためのシャッター速度を算出する。こうして得られたシャッター速度は、プロセッサー１３に通知される。
格納部３４は、例えば半導体メモリーによって構成され、プロセッサー３３が実行するプログラムやデータ等のプロセッサー３３が読み取り可能なコードを格納する。
【００３８】
図３に、図１の撮像素子１１が内蔵されている撮像部の構成例を示す。
図３に示す撮像部４０は、立方体形状を有する筐体４１を有している。筐体４１の天面４２には、被写体からの光画像を収束するためのレンズ４３が設けられている。筐体４１内部の底面（図示せず）には、レンズ４３によって収束された光画像を対応する画像信号に変換するための撮像素子１１が設けられている。なお、撮像素子１１は、走査線の方向である横方向が図中のＸ軸方向に一致し、且つ、走査線と直交する方向である縦方向が図中のＹ軸方向に一致し、且つ、撮像素子１１の撮像面の法線が図中のＺ軸方向に一致するように配置される。筐体４１のＸ軸とその法線が一致する側面４４には、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａが配設されている。また、筐体４１のＹ軸とその法線が一致する側面４５には、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂが配設されている。更に、筐体４１のＺ軸とその法線が一致する天面４２には、Ｚ軸ジャイロセンサー３１ｃが配設されている。側面４５には、撮像素子１１を制御するための制御信号、撮像素子１１から出力される画像信号、レンズ４３を制御するための制御信号が伝送される信号線群を有すると共に、プロセッサー１３に接続されるフレキシブルケーブル４６が設けられている。
【００３９】
なお、図３の例では、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、及びＺ軸ジャイロセンサー３１ｃは、筐体４１の側面４４，４５及び天面４２に各々設けられているが、これに限定されるものではない。角速度は、撮像装置１０のどの場所でも同じである。従って、検出対象の軸方向さえ一致していれば、ジャイロセンサーを撮像装置１０の任意の場所に設けることができる。例えば図３に示すように、フレキシブルケーブル４６の一部にＹ軸ジャイロセンサー３１ｂを設けるようにしてもよい。
【００４０】
〔手ぶれ防止部〕
本実施形態における手ぶれ防止部３０は、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ等による手ぶれのサンプリング期間を短くするために、手ぶれ量の最大値を予測し、該手ぶれ量の最大値を用いて手ぶれを防止する。これにより、本実施形態では、サンプリング期間を、手ぶれの周期の４分の１以下の期間とすることができるようになる。手ぶれの周期は、１０ヘルツ（以下、Ｈｚ）（周期１００ミリ秒（以下、ｍｓｅｃ））程度であるため、サンプリング期間を２５ｍｓｅｃ以下の例えば１０ｍｓｅｃとすることができるようになる。
【００４１】
図４に、本実施形態における手ぶれ防止部３０の機能ブロック図を示す。図４の各部の機能は、格納部３４に格納されたプログラム等を実行するプロセッサー３３により実現される。
手ぶれ防止部３０（手ぶれ防止装置）は、傾き算出部１００と、最大実測値検出部１０２と、最大値予測部１０４と、シャッター速度算出部１０６とを備えることができる。
【００４２】
傾き算出部１００は、角速度検出部としてのジャイロセンサーの角速度の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾き（微分係数）を、所与のサンプリング周期（例えば１ｍｓｅｃ）で算出する。ジャイロセンサーは、例えばＸ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、又はＺ軸ジャイロセンサー３１ｃである。傾き算出部１００は、ジャイロセンサーの検出結果に基づいて手ぶれ量を算出した後、該手ぶれ量の変化の傾きを算出するようにしてもよい。また、傾き算出部１００は、ジャイロセンサーの検出結果と手ぶれ量とに相関関係があることに着目して、ジャイロセンサーの検出結果を手ぶれ量として、ジャイロセンサーの検出結果である角速度の変化の傾きを算出するようにしてもよい。傾き算出部１００は、直前にサンプリングした検出結果、又は前後の複数のサンプリングした検出結果を用いて、各サンプリング点における傾きを算出することができる。
【００４３】
最大実測値検出部１０２は、所与のサンプリング期間（例えば１０ｍｓｅｃ）内における手ぶれ量（又は角速度）の実測値の最大値である最大実測値を検出する。
最大値予測部１０４は、サンプリング期間内で、傾きに基づいて算出される手ぶれ量（又は角速度）のうち最大値である最大予測値を、手ぶれ量の最大値として予測する。より好ましくは、最大値予測部１０４は、サンプリング周期で、最大予測値及び最大実測値のうち、大きい方を手ぶれ量の最大値として予測する。
シャッター速度算出部１０６は、最大値予測部１０４によって予測された手ぶれ量の最大値に基づいて、シャッター速度を算出する。
【００４４】
以下では、ジャイロセンサーの検出結果である角速度と手ぶれ量とに相関関係があることに着目して、手ぶれ量の最大値として最大角速度を予測するものとして説明する。
【００４５】
図５に、本実施形態における手ぶれ防止部３０の動作説明図を示す。図５は、例えばＸ軸ジャイロセンサー３１ａによって検出された角速度のサンプリング波形の一例を表す。なお、図５では、縦軸に角速度、横軸に時間をとっている。
手ぶれ防止部３０は、シャッター押下後のサンプリング期間（１０ｍｓｅｃ）において、サンプリング周期（１ｍｓｅｃ）で、ジャイロセンサーにより手ぶれに起因する角速度のサンプリングを行う。このとき、角速度のサンプリング波形は、図５に示すように、ほぼ正弦波とみなすことができる。そこで、本実施形態では、サンプリング期間内の例えばサンプリング点Ｐ１における傾き（微分係数）から、サンプリング点Ｐ２における角速度を、最大角速度として予測する。
【００４６】
ここで、サンプリング周波数をｆｓ（例えば１０００Ｈｚ）、サンプリング周期をＴｓ（例えば１ｍｓｅｃ）、正弦波近似周波数をｆ０（例えば１０Ｈｚ）、正弦波近似周期Ｔ０（例えば１００ｍｓｅｃ）、手ぶれ最大角速度をＡとする。また、時間をｔ、及び手ぶれ角速度をｙとする。このとき、図５に示す正弦波近似のときの手ぶれの角速度ｙは、次式のように表すことができる。
【数１】
【００４７】
式（１）を時間で微分すると、各サンプリング点における傾きは、次式のように表すことができる。
【数２】
【００４８】
式（２）において、図５のｔ＝０（即ち、ｙ＝０）であるゼロクロス付近で、傾きが最大となり、（２πＡ／Ｔ０）である。傾きは、前後のデータの差分をΔｙとすると、次式のように表すことができる。
【数３】
【００４９】
式（３）を変形すると、最大角速度Ａは、次式のように予測することができる。
【数４】
【００５０】
式（４）において、最大角速度ＡはΔｙによって変化し、Ａの最大値はΔｙが最大のときである。Δｙが最大となるのは、図５においてゼロクロス付近であるサンプリング点Ｐ１のΔｙである。従って、ゼロクロス付近のサンプリング点Ｐ１の傾きから、Ａの最大値であるサンプリング点Ｐ２における角速度を、最大角速度又は手ぶれ量の最大値として精度良く予測することができる。
【００５１】
ところで、図５のサンプリング点Ｐ１，Ｐ２を含むサンプリング期間は、撮像装置１０のシャッター押下タイミングから露光開始タイミングまでのタイムラグに反映される。従って、このサンプリング期間を短くすることで、タイムラグを小さくすることができる。しかしながら、サンプリング期間がサンプリング点Ｐ１を含まない場合、Δｙが小さくなって、サンプリング点Ｐ２における最大角速度を精度良く予測することができなくなる。そこで、本実施形態では、サンプリング期間内で、予測した最大角速度（最大予測値）と、実測値の角速度の絶対値の最大値（最大実測値）とを比較し、大きい方を最大角速度又は手ぶれ量の最大値として予測決定値とする。
【００５２】
図６に、本実施形態における手ぶれ防止部３０による動作例の説明図を示す。図６において、サンプリング周期をＴｓ（１ｍｓｅｃ）、サンプリング期間をＴｓｐ（１０ｍｓｅｃ）とし、時間ｔ＝０ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃまでの各サンプリング点における角速度をＡ０〜Ａ１０と表している。なお、図６では、時間ｔ＝０を図５に一致させて図示している。
図７に、図６のシミュレーション結果の一例を示す。図７において、図６の角速度Ａ０〜Ａ１０、及びサンプリング期間Ｔｓｐを図示している。
【００５３】
時間ｔ＝−２５ｍｓｅｃからサンプリング周期であるＴｓ＝１ｍｓｅｃ毎に、角速度がサンプリングされ、図６に示すようなサンプリング波形となる。各サンプリング点において、式（４）の絶対値が、図７の予測値（振幅予測絶対値）として予測される。時間ｔ＝−１４ｍｓｅｃになると、直前のサンプリング期間Ｔｓｐ（時間ｔ＝−２４ｍｓｅｃ〜−１４ｍｓｅｃ）の１１カ所のサンプリング点の予測値の最大値が最大予測値として求められる。即ち、最大予測値は、サンプリング期間内の予測値の最大値である。これ以降、サンプリング周期毎に、サンプリング点を１つずつずらしながら、順次、最大予測値が求められる。
【００５４】
同様に、時間ｔ＝−１４ｍｓｅｃになると、直前のサンプリング期間Ｔｓｐ（時間ｔ＝−２４ｍｓｅｃ〜−１４ｍｓｅｃ）の１１カ所のサンプリング点の実測値の最大値である最大実測値が求められる。これ以降、サンプリング周期毎に、サンプリング点を１つずつずらしながら、順次、実測大値が検出される。そして、サンプリング周期で、最大予測値及び最大実測値のうち、大きい方を予測決定値として、最大角速度又は手ぶれ量の最大値として予測される。
【００５５】
図７において、決定値／真値は、真値である実際の最大角速度（ここでは、「１」）に対する予測決定値の比率を表しており、「１」に近いほど、予測誤差が少ないことを意味する。
【００５６】
図８に、本実施形態における手ぶれ防止部３０のシミュレーション結果の一例を示す。図８は、サンプリング期間Ｔｓｐを１０ｍｓｅｃとしたときの角速度Ｗ０、最大予測値Ｗ１、最大実測値Ｗ２、予測決定値Ｗ３、及び決定値／真値Ｗ４を表している。図８では、真値が「１」であるため、予測決定値Ｗ３及び決定値／真値Ｗ４が一致している。
【００５７】
図８に示すように、正弦波近似周期Ｔ０において、決定値／真値は、０．８９〜１の範囲にあり、予測誤差は、最大で１１パーセント程度である。最大角速度又は手ぶれ量の最大値に基づいて決定されるシャッター速度は、１倍、２倍といった整数倍や、１／２倍、１／４倍といった整数分の１倍で変更されることを考慮すると、最大で１１パーセント程度の予測誤差は、充分に実用的であると判断できる。
【００５８】
以上のように、サンプリング期間を、図５のサンプリング点Ｐ１，Ｐ２（傾きの最大値をとるサンプリング点及び実測値の最大値をとるサンプリング点）を含むように設定することで、最大角速度を手ぶれ量の最大値として精度良く予測することができる。その結果、サンプリング期間を、手ぶれの周期の４分の１以下の期間とすることができ、撮像装置のシャッター押下タイミングから露光開始タイミングまでのタイムラグを大幅に小さくすることができるようになる。
【００５９】
次に、撮像装置１０における処理例について説明する。
図９及び図１０に、撮像装置１０の処理例のフロー図を示す。
図１１に、ユーザーの操作と撮像装置１０の処理の流れの対応関係を示す。
図１２に、図９の処理中に撮像装置１０において設定可能なシャッター速度の一例を示す。
【００６０】
まず、プロセッサー３３は、撮像素子１１の撮像面における対象点において、露光時間内で手ぶれを許容できる許容移動量Δｍを決定する（ステップＳＴ１）。なお、Δｍの決定方法としては、例えば格納部３４に予めΔｍの値を格納しておき、撮像装置１０が起動された際に、この値を読み出すようにすればよい。
【００６１】
次に、プロセッサー１３は、ユーザーＩ／Ｆ部１５が有する図示しないレリーズボタンが半押し状態にされたか否かを判定する（ステップＳＴ２）。レリーズボタンが半押し状態であると判定されたとき（ステップＳＴ２：Ｙ）、ステップＳＴ３に進む。レリーズボタンが半押し状態ではないと判定されたとき（ステップＳＴ２：Ｎ）、同様の処理を繰り返す。例えば、ユーザーが被写体に対して撮像装置１０を向け、レリーズボタンを半押し状態にした場合には（図１１のＳ１）、ステップＳＴ２において半押し状態であると判定されてステップＳＴ３に進む。
【００６２】
ステップＳＴ３では、プロセッサー１３は、ＡＦ（Auto Focus）処理及びＡＥ（Auto Exposure）処理を実行する（図１１の「ＡＦ，ＡＥ処理」）。より詳細には、プロセッサー１３は、輝度検知部１２の検知結果に基づいて、被写体の輝度を検出し、最適な露出値を決定する。このＡＥ処理の結果、検出された輝度に応じた最適な絞り値と、シャッター速度とが決定される。また、プロセッサー１３は、図３に示す撮像部４０を制御して、被写体と撮像装置１０との間の距離に応じて、ＡＦ処理を実行し、最適な焦点距離を決定する。そして、このようにして決定された絞り値、シャッター速度、及び焦点距離は、格納部１４に格納された後、後述するステップＳＴ６において、手ぶれ防止部３０のプロセッサー３３に供給される。
【００６３】
ステップＳＴ３に続いて、プロセッサー１３は、レリーズボタンが全押し状態にされたか否かを判定する（ステップＳＴ４）。レリーズボタンが全押し状態であると判定されたとき（ステップＳＴ４：Ｙ）、ステップＳＴ５に進む。レリーズボタンが全押し状態ではないと判定されたとき（ステップＳＴ４：Ｎ）、同様の処理を繰り返す。例えば、ユーザーが、被写体の構図を決定し、撮影を行うと判断してレリーズボタンを全押し状態にした場合には（図１１のＳ２）、ステップＳＴ４において全押し状態であると判定されてステップＳＴ５に進む。
【００６４】
ステップＳＴ５では、プロセッサー１３は、手ぶれ防止部３０に対して、レリーズボタンが全押しされたことを通知する。手ぶれ防止部３０では、この通知に基づいて、ジャイロデータ（ジャイロセンサーのデータ）のサンプリング処理（図１１のサンプリング処理）を開始する。より詳細には、プロセッサー３３は、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力を一定の間隔でサンプリングし、ジャイロデータとして格納部３４に格納する。なお、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、及びＺ軸ジャイロセンサー３１ｃは、手ぶれ量に対応したＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの角速度を検出するが、手ぶれ量は時間的に変化する。そのため、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、及びＺ軸ジャイロセンサー３１ｃの出力は時間的に変動する。
【００６５】
サンプリングが開始されると、プロセッサー３３は、プロセッサー１３を介して、撮像情報を格納部１４から取得する。このとき、取得する撮像情報としては、前述したように、絞り値、シャッター速度、及び焦点距離等がある。
【００６６】
次に、プロセッサー３３は、ジャイロデータのサンプリング処理を終了する（ステップＳＴ７）。即ち、プロセッサー３３は、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃからのジャイロデータの取得を終了する。なお、サンプリング処理が終了した時点で、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、Ｚ軸ジャイロセンサー３１ｃ、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃに対する電源電力の供給を停止するようにしてもよい。こうすることで、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、Ｚ軸ジャイロセンサー３１ｃ、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃにおける消費電力を抑制することができるようになる。
【００６７】
続いて、プロセッサー３３は、格納部３４に格納されているジャイロデータを取得し、最大角速度を予測するデータ処理を行う（ステップＳＴ８）。格納部３４にはＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に関する複数のジャイロデータが格納されている。プロセッサー３３は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの手ぶれ量の最大値に対応した最大角速度であるＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘ、ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｙ、及びＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｚを得る。具体的には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸のそれぞれについて、図１０に示すような処理を行う。
【００６８】
図１０に示すように、ステップＳＴ８では、例えばＸ軸に着目すると、プロセッサー３３は、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａの検出結果に対応した角速度（手ぶれ量）の変化の傾きを、所与のサンプリング周期で算出する（ステップＳＴ２０、傾き算出ステップ）。
【００６９】
次に、プロセッサー３３は、サンプリング期間内における角速度の実測値の最大値である最大実測値を検出する（ステップＳＴ２１、最大実測値検出ステップ）。
その後、プロセッサー３３は、サンプリング周期で、サンプリング期間内において得られた傾きに基づいて算出される最大角速度（手ぶれ量）のうち最大値である最大予測値及び上記の最大実測値のうち、大きい方を最大角速度であるＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘとして予測する（ステップＳＴ２２、最大値予測ステップ）。
【００７０】
なお、ステップＳＴ２２では、所与のサンプリング期間内で、ステップＳＴ２０で得られた傾きに基づいて算出される手ぶれ量のうち最大値である最大予測値を、最大角速度であるＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘとして予測してもよい。
【００７１】
ステップＳＴ８に続いて、プロセッサー３３は、手ぶれ防止処理を実行する（ステップＳＴ９）（図１１の演算処理）。より詳細には、撮像素子１１の１画素が正方形形状であるものとすると、プロセッサー３３は、まず、プロセッサー１３から撮像する画像の画素サイズ（Ｐｍ）を取得する。例えば、撮像素子１１がＡＰＳ−Ｃタイプで、縦×横の解像度が４７４３×３１６２画素（＝１５００万画素）である場合に、１画素の縦及び横の長さがそれぞれ５μｍとなり、これをＰｍとする。次に、プロセッサー３３は、ステップＳＴ６において取得した撮像情報に含まれている焦点距離Ｆｃを格納部３４から取得し、ステップＳＴ１において決定したΔｍと、Ｆｃとに基づいて、次式に基づいてα´の値を算出する。例えば、Ｆｃ＝５ｃｍ、Δｍ＝１画素とすると、α´＝０．００５７３となる。
【数５】
【００７２】
そして、プロセッサー３３は、ステップＳＴ８において算出したＸ軸周りの角速度ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘ、Ｙ軸周りの角速度ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｙ、Ｚ軸周りの角速度ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｚ、及びα´の値を次式に代入し、最適なシャッター速度ＳＳを算出する。例えば、ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘ＝ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｙ＝ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｚ＝１ｄｐｓのとき、上記α´を代入すると、ＳＳ＝０．００５７３ｓｅｃ（１／１７５ｓｅｃ）となる。
【数６】
【００７３】
ステップＳＴ９に続いて、プロセッサー３３は、ステップＳＴ９において算出された最適なシャッター速度ＳＳに基づいて、実際のシャッター速度を決定する（ステップＳＴ１０）。即ち、プロセッサー３３は、得られたシャッター速度ＳＳを、図１２に示す図に従って、撮像装置１０において設定可能なシャッター速度に変換する。図１２に示す例では、シャッター速度ＳＳは、１ｓｅｃから１／４０００ｓｅｃの範囲で、１３種類の設定値の中から選択可能とされている。なお、「Ｔｖ」は、それぞれのシャッター速度を指定するための値であり、この例では、０〜１２の値によってＳＳの値を指定することができる。プロセッサー３３は、ステップＳＴ９において算出したＳＳの値に最も近い値を、図１２から検索し、得られた値を新たなＳＳの値とする。例えば、ステップＳＴ９で得られたＳＳの値が「１／１５０ｓｅｃ」である場合には、図１２の「１／１２５ｓｅｃ」が新たなＳＳの値として選択される。なお、近い値を選択するのではなく、シャッター速度が速い方の値を選択するようにしてもよい。その場合、ステップＳＴ９で得られたＳＳの値が「１／１５０ｓｅｃ」である場合には、図１２の「１／２５０ｓｅｃ」が新たなＳＳの値として選択される。
【００７４】
次に、プロセッサー３３は、ステップＳＴ６において取得した撮像情報に含まれているシャッター速度ＳＳ（ＡＥ処理によって得られたシャッター速度）と、前述した処理によって得られた新たなＳＳとを比較し、より速度が速い方のＳＳの値を、最終ＳＳ値とする。例えば、新たなＳＳの値が「１／１２５ｓｅｃ」であり、撮像情報に含まれているシャッター速度ＳＳの値が「１／６０ｓｅｃ」である場合には、「１／１２５ｓｅｃ」が最終ＳＳ値として選択される。一方、新たなＳＳの値が「１／１２５ｓｅｃ」であり、撮像情報に含まれているシャッター速度ＳＳの値が「１／２５０ｓｅｃ」である場合には、「１／２５０ｓｅｃ」が最終ＳＳ値として選択される。新たなＳＳ値よりも、撮像情報に含まれているシャッター速度の方が速い場合には、手ぶれの発生は防止されると考えられるからである。以上のようにして算出されたシャッター速度ＳＳ値（またはＴｖ値）は、プロセッサー１３に供給される。
【００７５】
ステップＳＴ１０に続いて、プロセッサー１３は、ステップＳＴ１０において求めたシャッター速度ＳＳに基づいて、撮像処理を実行する（ステップＳＴ１１）。具体的には、プロセッサー１３は、次式に対して、ステップＳＴ１０で求めた最終シャッター速度ＳＳを代入すると共に、ステップＳＴ３のＡＥ処理によって得た露光量Ｅｖを代入し、感度値ＩＳＯ又は絞り値Ａｖを決定する。例えば、「絞り優先」が設定されている場合には、ユーザーによって設定された絞り値Ａｖを用い、式（７）に基づいて感度値ＩＳＯを求める。また、ユーザーによって感度値ＩＳＯが設定されている場合には、設定された感度値ＩＳＯを用いて、絞り値Ａｖを求める。
【数７】
【００７６】
そして、プロセッサー１３は、求めたこれらの撮像情報（絞り値Ａｖ、シャッター速度ＳＳ、及び感度値ＩＳＯ）に基づいて、撮像部４０の設定を行った後、撮像を開始する（図１１の「撮像開始」）。より詳細には、プロセッサー１３は、絞り値Ａｖに基づいて撮像部４０の絞りを設定し、シャッター速度ＳＳに応じてシャッター速度を設定し、感度値ＩＳＯに応じて感度を設定する。そして、図１１のＳＯにおいて、撮像を開始し、得られた画像データに対してデータ圧縮処理等を施した後、得られた圧縮画像データを、格納部１４に格納する。
【００７７】
〔実験での評価〕
以上のような撮像装置１０について実機評価すると、次のような実験値が得られた。
図１３に、実験値の一例を示す。図１３は、複数のサンプリング期間の各々において、最大実測値、最大予測値、予測決定値、及び決定値（予測決定値）／真値を表している。
図１３に示すように、実機において真値が「１．１８」のとき、決定値／真値の最大値が「１．７１」となった。これは、実際の手ぶれでは、高い周波数成分が含まれていることに起因すると考えられるが、決定値／真値が「０．８８」〜「１．７１」の間に入っている。決定値／真値が大きい方が、算出されるシャッター速度が速くなり、手ぶれを防止する方向に働くことから、実験での評価も実用的であると判断することができる。
【００７８】
〔サンプリング期間〕
なお、本実施形態では、サンプリング期間を１０ｍｓｅｃとしたが、サンプリング期間は、手ぶれの周期の４分の１以下の期間とすることができる。手ぶれの周期は１００ｍｓｅｃであるため、サンプリング期間を例えば２５ｍｓｅｃや５ｍｓｅｃとすることができる。
【００７９】
図１４に、サンプリング期間を２５ｍｓｅｃとしたときの本実施形態における手ぶれ防止部３０のシミュレーション結果の一例を示す。図１４において、角速度Ｗ０´、最大予測値Ｗ１´、最大実測値Ｗ２´、予測決定値Ｗ３´、及び決定値／真値Ｗ４´を表している。
図１４に示すように、正弦波近似周期Ｔ０において、決定値／真値は、「１」であり、予測誤差はない。これは、サンプリング期間内にゼロクロス点と、角速度最大値／最小値をとるサンプリング点が必ず含まれるからである。この場合、サンプリング期間内で、２６カ所のサンプリング点が含まれる。
【００８０】
図１５に、サンプリング期間を５ｍｓｅｃとしたときの本実施形態における手ぶれ防止部３０のシミュレーション結果の一例を示す。図１５において、角速度Ｗ０´´、最大予測値Ｗ１´´、最大実測値Ｗ２´´、予測決定値Ｗ３´´、及び決定値／真値Ｗ４´´を表している。
図１５に示すように、正弦波近似周期Ｔ０において、決定値／真値は、「０．８１」〜「１」の範囲にあり、予測誤差は最大で１９パーセント程度である。この場合、サンプリング期間内で、６カ所のサンプリング点が含まれ、ノイズの影響等も考慮すると、これ以上サンプリング数が少ないと誤差がより大きくなり可能性がある。従って、サンプリング期間は、５ｍｓｅｃ〜２５ｍｓｅｃであることが望ましい。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態においては、ジャイロデータのサンプリング点における角速度（手ぶれ量）の変化の傾きに基づいて最大角速度を手ぶれ量の最大値として予測する。こうすることで、手ぶれ量をサンプリングするサンプリング期間を手ぶれの周期の４分の１以下の期間とすることができるようになる。これにより、撮像装置のシャッター押下タイミングから露光開始タイミングまでのタイムラグを大幅に小さくすることができるようになる。
【００８２】
また、レンズ交換式で、光学手ぶれを内蔵していないレンズにも対応することができ、既存資産を有効活用することができるようになる。しかも、既存資産のレンズが高価であるカメラに、手ぶれ防止の機能を備えさせることができるようになる。更に、レンズシフト方式では不可能なレンズ軸を中心に回転する手ぶれについても防止することができるようになる。
【００８３】
〔第１の変形例〕
本実施形態では、手ぶれ防止部３０が、図２に示すように、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、及びＺ軸ジャイロセンサー３１ｃを備えるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態に係る手ぶれ防止部が、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ及びＹ軸ジャイロセンサー３１ｂのみを備えるものであってもよい。
【００８４】
第１の変形例では、ステップＳＴ８において、プロセッサー３３は、Ｘ軸及びＹ軸の各軸周りの最大角速度を本実施形態と同様に求める。そして、プロセッサー３３は、算出したＸ軸周りの最大角速度ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘ、Ｙ軸周りの最大角速度ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｙ、及びα´の値を次式に代入し、最適なシャッター速度ＳＳを算出する。
【数８】
【００８５】
第１の変形例によれば、本実施形態と同様に、撮像装置のシャッター押下タイミングから露光開始タイミングまでのタイムラグを大幅に小さくすることができるようになる。この際、レンズ軸を中心に回転する手ぶれを防止することができなくなるものの、ユーザーによる手ぶれが発生しやすいＸ軸又はＹ軸を中心に回転する手ぶれを防止することができる。
【００８６】
〔第２の変形例〕
本実施形態では、手ぶれ防止部３０が、図２に示すように、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａ、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ、及びＺ軸ジャイロセンサー３１ｃを備えるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態に係る手ぶれ防止部が、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａのみを備えるものであってもよい。
【００８７】
第２の変形例では、ステップＳＴ８において、プロセッサー３３は、Ｘ軸周りの最大角速度を本実施形態と同様に求める。そして、プロセッサー３３は、算出したＸ軸周りの最大角速度ＡｎｇｌｅＶｅｌ＿Ｘ、及びα´の値を次式に代入し、最適なシャッター速度ＳＳを算出する。
【数９】
【００８８】
第２の変形例によれば、本実施形態と同様に、撮像装置のシャッター押下タイミングから露光開始タイミングまでのタイムラグを大幅に小さくすることができるようになる。この際、レンズ軸を中心に回転する手ぶれを防止することができなくなるものの、ユーザーによる手ぶれが発生しやすいＸ軸を中心に回転する手ぶれを防止することができる。
【００８９】
〔第３の変形例〕
本実施形態では、サンプリング期間内の最大予測値及び最大実測値のうち、大きい方を最大角速度として予測していたが、これに限定されるものではない。例えば、傾きの最大値は、ゼロクロス付近で検出されるため、ゼロクロス付近以外のサンプリング点では、予測誤差がより大きくなると判断して、例えば最大予測値を所定倍したものを最大角速度（手ぶれ量の最大値）として予測するようにしてもよい。
【００９０】
図１６に、本実施形態の第３の変形例における手ぶれ防止部３０ａの機能ブロック図を示す。図１６において、図４と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図１の撮像装置１０は、手ぶれ防止部３０に代えて図１６の手ぶれ防止部３０ａを含んでもよい。第３の変形例における手ぶれ防止部３０ａのハードウェア構成は、図２と同様であり、図１６の各部の機能は、格納部３４の格納されたプログラム等を実行するプロセッサー３３により実現される。
【００９１】
手ぶれ防止部３０ａは、傾き算出部１００と、最大実測値検出部１０２と、最大値予測部１０４と、シャッター速度算出部１０６と、ゼロクロス検出部１０８とを備えることができる。
【００９２】
ゼロクロス検出部１０８は、サンプリング期間内で所定の振幅以下の手ぶれ量があるか否かを検出する。より具体的には、ゼロクロス検出部１０８は、サンプリング期間内で振幅が「０」の角速度（手ぶれ量）があるか否かを検出する。そして、ゼロクロス検出部１０８によってサンプリング期間内で所定の振幅以下の角速度（手ぶれ量）がないと検出されたとき、最大値予測部１０４は、最大予測値を所定倍した値を、最大角速度（手ぶれ量の最大値）として予測する。従って、シャッター速度算出部１０６は、この最大角速度（手ぶれ量の最大値）に基づいて、シャッター速度を算出することになる。なお、所定倍としては、例えば最大実測値の最小値が「０．８８」であることがわかっていれば、１．２（１／０．８８≒１．１３より大きい数）倍とすることができる。
【００９３】
また、ゼロクロス検出部１０８によってサンプリング期間内で所定の振幅以下の角速度がないと検出されたとき、最大値予測部１０４は、各サンプリング点の傾きから予測される最大角速度（手ぶれ量の最大値）を所定倍した値を出力するようにしてもよい。
【００９４】
このような手ぶれ防止部３０ａを含む撮像装置の処理例は、本実施形態における撮像装置１０の処理例と同様である。
【００９５】
第３の変形例によれば、本実施形態と比較して予測誤差がある程度大きくなる場合があるものの、処理コストが軽減され、サンプリング期間をより短くすることができるようになる。
【００９６】
〔第４の変形例〕
本実施形態における手ぶれ防止部の構成は、上記の構成に限定されるものではない。最大角速度（手ぶれ量の最大値）の限度を予め決めておき、公知のリミッター部を設けて、予め決められた限度を超えて予測される最大角速度（手ぶれ量の最大値）に制限をかけるようにしてもよい。こうすることで、ノイズ等に起因した異常値に影響されず、精度良く最大角速度を予測することができるようになる。
【００９７】
〔第５の変形例〕
本実施形態において、プロセッサー３３は、ジャイロデータのノイズ除去を行い、ノイズ除去後のデータに対して、角速度の最大値を予測するようにしてもよい。
【００９８】
図１７に、本実施形態の第５の変形例におけるノイズ除去前後のジャイロデータの説明図を示す。
プロセッサー３３は、例えばＸ軸ジャイロセンサー３１ａからのジャイロデータＤ０を受け取ると、振動等の外乱ノイズを除去するため、移動平均をかけて移動平均後のデータＤ１を取得する。次に、プロセッサー３３は、レリーズ全押し（図１１のＳ２）前後（例えばＳ１〜Ｓ２＋１０ｍｓｅｃ）の平均値を求め、移動平均後のデータから平均値を減算して、直流分Ｄ２を除去した直流分除去後のデータＤ３を算出する。そして、プロセッサー３３は、データＤ３に対して、ステップＳＴ８における最大角速度の予測を行う。
【００９９】
第５の変形例によれば、上記の効果に加えて、角速度の最大値の予測精度をより高くすることができるようになる。
【０１００】
〔第６の変形例〕
第５の変形例では、プロセッサー３３により上記のノイズ除去を行う例を説明したが、ハードウェアにより上記と同様のノイズ除去を行うようにしてもよい。
【０１０１】
図１８に、本実施形態の第６の変形例における手ぶれ防止部の構成要部の一例を示す。図１８は、図２のＸ軸ジャイロセンサー３１ａとＡ／Ｄ変換部３２ａとの間に、ノイズ除去処理を行うフィルター５１ａを挿入したハードウェア構成例を表す。
図１９に、第６の変形例における手ぶれ防止部の第１の動作説明図を示す。
図２０に、第６の変形例における手ぶれ防止部の第２の動作説明図を示す。
【０１０２】
図１８では、Ａ／Ｄ変換部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの機能を実現するＡ／Ｄコンバーターと、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａとの間に、ＢＰＦ（Band Pass Filter）の機能を有するフィルター５１ａが挿入される。図１８の構成によれば、図１９に示すように、例えば２００Ｈｚのノイズが重畳した１０ＨｚのジャイロデータＶ０から、該ノイズを除去し、５倍に増幅したジャイロデータＶ１をＡ／Ｄ変換部３２ａに供給することができる。或いは、図２０に示すように、０．０１Ｈｚの直流成分のノイズが重畳した１０ＨｚのジャイロデータＶ２から、該ノイズを除去し、５倍に増幅したジャイロデータＶ３をＡ／Ｄ変換部３２ａに供給することができる。
【０１０３】
第６の変形例によれば、上記の効果に加えて、プロセッサー３３の処理負荷を軽減しながら、最大角速度の予測精度をより高くすることができるようになる。なお、図１８〜図２０は、Ｘ軸ジャイロセンサー３１ａについて説明したが、Ｙ軸ジャイロセンサー３１ｂ及びＺ軸ジャイロセンサー３１ｃについても、同様に、Ａ／Ｄ変換部との間にフィルターを挿入するようにしてもよい。
【０１０４】
〔その他の変形例〕
本実施形態又はその変形例における手ぶれ防止部を適用した撮像装置は、上記の構成に限定されるものではない。
例えば、本実施形態又はその変形例における手ぶれ防止部を適用した撮像装置は、加速度センサーを含み、並進運動によるぶれを防止するようにしてもよい。
或いは、例えば各軸のジャイロセンサー及び加速度センサーにより、本実施形態又はその変形例における手ぶれ防止部を適用した撮像装置の回転移動を検出し、いわゆるパノラマ画像を合成するようにしてもよい。
或いは、例えば加速度センサーを水準器として用いて、本実施形態又はその変形例における手ぶれ防止部を適用した撮像装置により撮像される画像の傾きを補正するようにしてもよい。
【０１０５】
以上、本発明に係る手ぶれ防止装置、電子機器、及び手ぶれ防止方法等を上記の実施形態又はその変形例に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態又はその変形例に限定されるものではない。例えば、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、次のような変形も可能である。
【０１０６】
（１）上記の実施形態又はその変形例では、本発明に係る手ぶれ防止装置が適用される電子機器として撮像装置を例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明に係る手ぶれ防止装置が適用される電子機器は、例えば角速度検出部の検出結果を用いるものに適用することができる。このような電子機器としては、静止画や動画を撮影可能な撮像装置の他に、静止画や動作を表示する表示装置、携帯電話機、携帯型の端末機器、計測機器、ゲーム機器等がある。
【０１０７】
（２）上記の実施形態又はその変形例において、本発明を手ぶれ防止装置、電子機器、及び手ぶれ防止方法等として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、本発明に係る手ぶれ防止方法の処理手順が記述されたプログラム、このプログラムが記録された記録媒体であってもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１０…撮像装置、 １１…撮像素子、 １２…輝度検知部、
１３，３３…プロセッサー、 １４，３４…格納部、 １５…ユーザーＩ／Ｆ部、
３０，３０ａ…手ぶれ防止部（手ぶれ防止装置）、
３１ａ…Ｘ軸ジャイロセンサー（角速度検出部）、
３１ｂ…Ｙ軸ジャイロセンサー（角速度検出部）、
３１ｃ…Ｚ軸ジャイロセンサー（角速度検出部）、
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…Ａ／Ｄ変換部、 ４０…撮像部、 ４１…筐体、
４２…天面、 ４３…レンズ、 ４４，４５…側面、 ４６…フレキシブルケーブル、
５１ａ…フィルター、 １００…傾き算出部、 １０２…最大実測値検出部、
１０４…最大値予測部、 １０６…シャッター速度算出部、
１０８…ゼロクロス検出部、 Ｔｓ…サンプリング周期、 Ｔｓｐ…サンプリング期間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手ぶれを防止する手ぶれ防止装置であって、
角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きを、所与のサンプリング周期で算出する傾き算出部と、
所与のサンプリング期間内で、前記傾きに基づいて算出される手ぶれ量のうち最大値である最大予測値を、前記手ぶれ量の最大値として予測する最大値予測部とを含み、
前記手ぶれ量の最大値を用いて手ぶれを防止することを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記サンプリング期間内における前記手ぶれ量の実測値の最大値である最大実測値を検出する最大実測値検出部を含み、
前記最大値予測部は、
前記サンプリング周期で、前記最大予測値及び前記最大実測値のうち、大きい方を前記手ぶれ量の最大値として予測することを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記最大値予測部は、
前記最大予測値を所定倍した値を、前記手ぶれ量の最大値として予測することを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記サンプリング期間内で所定の振幅以下の前記手ぶれ量があるか否かを検出するゼロクロス検出部を含み、
前記ゼロクロス検出部によって前記サンプリング期間内で所定の振幅以下の前記手ぶれ量がないと検出されたとき、前記最大値予測部は、前記最大予測値を所定倍した値を、前記手ぶれ量の最大値として予測することを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記サンプリング期間は、
前記手ぶれの周期の４分の１以下の期間であることを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記最大値予測部によって予測された前記手ぶれ量の最大値を制限するリミッター部を含むことを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記最大値予測部によって予測された前記手ぶれ量の最大値に基づいてシャッター速度を算出するシャッター速度算出部を含むことを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか記載の手ぶれ防止装置と、
前記手ぶれ防止装置に対して角速度の検出結果を出力する前記角速度検出部とを含むことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項８において、
撮像素子を含み、
前記撮像素子によって画像を撮像する際の手ぶれを防止することを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
手ぶれを防止する手ぶれ防止方法であって、
角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きを、所与のサンプリング周期で算出する傾き算出ステップと、
所与のサンプリング期間内で、前記傾きに基づいて算出される手ぶれ量のうち最大値である最大予測値を、前記手ぶれ量の最大値として予測する最大値予測ステップとを含み、
前記手ぶれ量の最大値を用いて手ぶれを防止することを特徴とする手ぶれ防止方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記サンプリング期間内における前記手ぶれ量の実測値の最大値である最大実測値を検出する最大実測値検出ステップを含み、
前記最大値予測ステップは、
前記サンプリング周期で、前記最大予測値及び前記最大実測値のうち、大きい方を前記手ぶれ量の最大値として予測することを特徴とする手ぶれ防止方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、
前記サンプリング期間は、
前記手ぶれの周期の４分の１以下の期間であることを特徴とする手ぶれ防止方法。
【請求項１】
手ぶれを防止する手ぶれ防止装置であって、
角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きを、所与のサンプリング周期で算出する傾き算出部と、
所与のサンプリング期間内で、前記傾きに基づいて算出される手ぶれ量のうち最大値である最大予測値を、前記手ぶれ量の最大値として予測する最大値予測部とを含み、
前記手ぶれ量の最大値を用いて手ぶれを防止することを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記サンプリング期間内における前記手ぶれ量の実測値の最大値である最大実測値を検出する最大実測値検出部を含み、
前記最大値予測部は、
前記サンプリング周期で、前記最大予測値及び前記最大実測値のうち、大きい方を前記手ぶれ量の最大値として予測することを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記最大値予測部は、
前記最大予測値を所定倍した値を、前記手ぶれ量の最大値として予測することを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記サンプリング期間内で所定の振幅以下の前記手ぶれ量があるか否かを検出するゼロクロス検出部を含み、
前記ゼロクロス検出部によって前記サンプリング期間内で所定の振幅以下の前記手ぶれ量がないと検出されたとき、前記最大値予測部は、前記最大予測値を所定倍した値を、前記手ぶれ量の最大値として予測することを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記サンプリング期間は、
前記手ぶれの周期の４分の１以下の期間であることを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記最大値予測部によって予測された前記手ぶれ量の最大値を制限するリミッター部を含むことを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記最大値予測部によって予測された前記手ぶれ量の最大値に基づいてシャッター速度を算出するシャッター速度算出部を含むことを特徴とする手ぶれ防止装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか記載の手ぶれ防止装置と、
前記手ぶれ防止装置に対して角速度の検出結果を出力する前記角速度検出部とを含むことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項８において、
撮像素子を含み、
前記撮像素子によって画像を撮像する際の手ぶれを防止することを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
手ぶれを防止する手ぶれ防止方法であって、
角速度検出部の検出結果に対応した手ぶれ量の変化の傾きを、所与のサンプリング周期で算出する傾き算出ステップと、
所与のサンプリング期間内で、前記傾きに基づいて算出される手ぶれ量のうち最大値である最大予測値を、前記手ぶれ量の最大値として予測する最大値予測ステップとを含み、
前記手ぶれ量の最大値を用いて手ぶれを防止することを特徴とする手ぶれ防止方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記サンプリング期間内における前記手ぶれ量の実測値の最大値である最大実測値を検出する最大実測値検出ステップを含み、
前記最大値予測ステップは、
前記サンプリング周期で、前記最大予測値及び前記最大実測値のうち、大きい方を前記手ぶれ量の最大値として予測することを特徴とする手ぶれ防止方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、
前記サンプリング期間は、
前記手ぶれの周期の４分の１以下の期間であることを特徴とする手ぶれ防止方法。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１３−８３８５２（Ｐ２０１３−８３８５２Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４５９７（Ｐ２０１１−２２４５９７）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]