抖动量检测装置、摄像装置、抖动量检测方法

抖动量检测装置、摄像装置、抖动量检测方法
【专利摘要】抖动量检测装置具有分别检测偏航、俯仰、滚动角速度的角速度传感器(8)；分别检测X、Y轴方向的X、Y加速度的加速度传感器(9)；根据时刻不同的偏航角速度、滚动角速度和X加速度计算偏航半径的半径计算部(764a)和计算XZ滚动半径的半径计算部(764b)；对偏航角速度乘以偏航半径来计算X速度的第1分量的速度计算部(765a)；对滚动角速度乘以XZ滚动半径来计算X速度的第2分量的速度计算部(765b)；对X速度的第1分量和X速度的第2分量进行相加并取得X速度的加法部(766)；以及通过对X速度进行时间积分来计算X轴方向上的移动量的积分部(767)。
【专利说明】抖动里检测装直、摄像装直、抖动里检测方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及根据角速度的检测结果和加速度的检测结果来检测移动量的抖动量 检测装置、具有抖动量检测装置的摄像装置和抖动量检测方法。

【背景技术】
[0002] 近年来，搭载有抖动校正功能的照相机变得普及，即使在手持拍摄中没有特别注 意，也能够拍摄图像抖动不明显的良好图像。
[0003] 但是，在曝光时间较长的长时间曝光拍摄时，还不能说抖动校正的性能十分完善， 有时无法完全校正。
[0004] 特别是在微距区域中进行长时间曝光拍摄的情况下，在目前已实用化的抖动校正 功能中，多数情况下无法得到充分的性能。
[0005] 微距区域中的抖动不能获得充分的性能是基于如下理由。
[0006] 照相机的抖动可以分类为由于照相机的光轴的角度变化而产生的角度抖动、以及 由于照相机在与光轴垂直的方向上移动（移位）而产生的平移抖动。
[0007] 而且，目前已实用化的抖动校正技术大多是仅对前者的角度抖动进行校正的技 术。
[0008] 与此相对，关于后者的平移抖动，在像倍率较低的情况下，不会对画质造成较大影 响，但是，随着像倍率提高，对拍摄图像的品质造成的影响增大。在目前使用的抖动校正技 术中，在微距区域中无法得到充分的性能正因为此（即，在微距区域中像倍率提高）。
[0009] 作为用于解决这种课题的技术，例如在日本特开2004-295027号公报中记载了如 下技术：具有：加速度传感器，其检测对更换镜头施加的抖动的加速度；角速度传感器，其 检测抖动的角速度；以及目标位置转换部，其根据加速度传感器和角速度传感器的加速度 和角速度的检测结果运算角度抖动的旋转中心，运算抖动校正镜头的目标位置，根据由该 目标位置转换部得到的运算结果来驱动抖动校正镜头，对像的抖动进行校正。
[0010] 并且，在日本特开2010-243824号公报中记载了如下的像抖校正装置，该像抖校 正装置具有对被摄体进行拍摄的摄影光学系统、检测并输出对像抖校正装置施加的角速度 的角速度检测单元、检测并输出对像抖校正装置施加的加速度的加速度检测单元、根据角 速度检测单元的输出来运算摄影光学系统的主点中心的自转角速度分量的自转角速度运 算单元、根据加速度检测单元的输出和自转角速度运算单元的运算结果来运算被摄体中心 的公转角速度分量的公转角速度运算单元、根据自转角速度分量和公转角速度分量的差分 进行像抖校正控制的控制单元。而且，根据该技术，无论角度抖动和平行抖动在何种状态下 混合存在，都能够实现控制没有破绽的准确的像抖校正，减少了运算量。
[0011] 在上述日本特开2004-295027号公报所记载的技术中，根据由于偏航方向和俯仰 方向的旋转运动而引起的平移抖动来计算像面的抖动量，但是，没有考虑由于滚动方向的 旋转运动而引起的平移抖动。由于通过滚动方向的旋转运动也会产生平移抖动，所以，如果 不考虑这点，则不能准确检测抖动量。
[0012] 参照本申请的图1和图2A?图2C对这点进行说明。
[0013] 首先，如图1所示，当设光学系统2的光轴方向为Z方向、标准姿态下的照相机1 的水平方向为X方向、标准姿态下的照相机1的垂直方向为Y方向时，绕第1轴即Z轴的旋 转运动为滚动，绕第2轴即Y轴的旋转运动为偏航、绕第3轴即X轴的旋转运动为俯仰。
[0014] 而且，如图2A所示，当在照相机1中产生偏航方向的旋转运动时，产生X方向的移 动量，如图2B所示，当在照相机1中产生俯仰方向的旋转运动时，产生Y方向的移动量。
[0015] 但是，照相机1中产生的平移抖动不仅是由这些运动引起的，如图2C所示，可知当 在照相机1中产生滚动方向的旋转运动时，产生包含X方向上的移动量分量和Y方向上的 移动量分量的移动量。
[0016] 并且，在上述日本特开2010-243824号公报所记载的技术中，例如使用极坐标系 进行考虑了焦点抖动、公转的向心力、公转的加速度、科里奥利力、自转的向心力、自转的加 速度、重力加速度分量等的复杂运算，运算负荷较大，很难确保实时追随性。
[0017] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够通过比较简易的处理更 加准确地检测平移抖动量的抖动量检测装置、摄像装置、抖动检测方法。


【发明内容】

[0018] 用于解决课题的手段
[0019] 为了实现上述目的，本发明的某个方式的抖动量检测装置具有：第1角速度检测 部，其检测绕第1轴的第1角速度；第2角速度检测部，其检测绕与所述第1轴垂直的第2 轴的第2角速度；加速度检测部，其检测与所述第1轴和所述第2轴垂直的第3轴方向的第 3加速度；旋转半径计算部，其根据第1时刻的所述第1角速度、所述第2角速度和所述第3 加速度以及第2时刻的所述第1角速度、所述第2角速度和所述第3加速度，计算绕所述第 2轴的旋转运动的第2半径，并且，计算将绕所述第1轴的旋转运动的第1半径投影到包含 所述第1轴和所述第3轴的平面上的第1-3投影半径；以及抖动量计算部，其根据所述第2 半径、所述第1-3投影半径、所述第1角速度、所述第2角速度，计算所述第3轴方向上的移 动量。
[0020] 并且，本发明的另一个方式的摄像装置具有：上述方式的抖动量检测装置；光学 系统，其将来自被摄体的光成像为被摄体像；摄像元件，其将由所述光学系统成像的被摄体 像转换为影像信号；以及驱动部，其在抵消由所述抖动量检测装置检测到的移动量的方向 上，驱动所述光学系统和所述摄像元件中的至少一方。
[0021] 本发明的又一个方式的抖动量检测方法包含以下步骤：检测绕第1轴的第1角速 度；检测绕与所述第1轴垂直的第2轴的第2角速度；检测与所述第1轴和所述第2轴垂直 的第3轴方向的第3加速度；根据第1时刻的所述第1角速度、所述第2角速度和所述第3 加速度以及第2时刻的所述第1角速度、所述第2角速度和所述第3加速度，计算绕所述第 2轴的旋转运动的第2半径，并且，计算将绕所述第1轴的旋转运动的第1半径投影到包含 所述第1轴和所述第3轴的平面上的第1-3投影半径；以及根据所述第2半径、所述第1-3 投影半径、所述第1角速度、所述第2角速度，计算所述第3轴方向上的移动量。

【专利附图】

【附图说明】
[0022] 图1是用于说明本发明的实施方式1中在摄像装置中产生的旋转运动的种类的立 体图。
[0023] 图2A是示出在上述实施方式1中由于偏航旋转而在摄像装置中产生X方向的移 动量的状况的图。
[0024] 图2B是示出在上述实施方式1中由于俯仰旋转而在摄像装置中产生Y方向的移 动量的状况的图。
[0025] 图2C是示出在上述实施方式1中由于滚动旋转而在摄像装置中产生X方向和Y 方向的移动量的状况的图。
[0026] 图3是示出上述实施方式1中的摄像装置的结构的框图。
[0027] 图4是示出上述实施方式1中的抖动校正微型计算机的结构的框图。
[0028] 图5是示出上述实施方式1中的X方向平移抖动校正部的结构的框图。
[0029] 图6是用于说明上述实施方式1中由定时检测部检测的半径计算定时的线图。
[0030] 图7是用于对上述实施方式1中在旋转运动的中心位于照相机的拍摄者侧的情况 下和位于被摄体侧的情况下由半径计算部计算的半径的符号不同进行说明的图。
[0031] 图8A是用于对上述实施方式1中在旋转运动的中心位于照相机的左侧的情况下 和位于右侧的情况下由半径计算部计算的半径的符号不同进行说明的图。
[0032] 图8B是用于对上述实施方式1中在旋转运动的中心位于照相机的上侧的情况下 和位于下侧的情况下由半径计算部计算的半径的符号不同进行说明的图。
[0033] 图9是示出上述实施方式1中的抖动量检测的主控制的流程图。
[0034] 图10是示出上述实施方式1中图9的步骤S6中的旋转半径计算的处理的详细情 况的流程图。
[0035] 图11是示出上述实施方式1中图10的步骤S17中的旋转半径选择的处理的详细 情况的流程图。
[0036] 图12是示出上述实施方式1中保持在半径计算部内的存储器中的正和负旋转半 径的例子的图表。
[0037] 图13是示出上述实施方式1中对半径赋予的权重的例子的线图。
[0038] 图14是示出上述实施方式1中对半径赋予的加权的一例的图表。
[0039] 图15是示出本发明的实施方式2中的抖动校正微型计算机的结构的框图。
[0040] 图16是示出上述实施方式2中的加速度重力校正部的结构的框图。
[0041] 图17是示出上述实施方式2中加速度和重力的分量关系的图。
[0042] 图18是示出上述实施方式2的照相机中的经时变化校正处理的流程图。
[0043] 图19是示出本发明的实施方式3中的X方向平移抖动校正部的结构的框图。
[0044] 图20是用于说明上述实施方式3中计算半径的时刻的例子的线图。
[0045] 图21是用于说明上述实施方式3中角加速度和加速度的周期比计算半径的时间 间隔长时的例子的线图。
[0046] 图22是示出上述实施方式3的图21所示的角加速度和加速度的例子中计算偏航 半径而得到的值的例子的线图。
[0047] 图23是示出上述实施方式3的图21所示的角加速度和加速度的例子中计算滚动 半径而得到的值的例子的线图。
[0048] 图24是示出上述实施方式3中的平移抖动量的检测的主控制的流程图。
[0049] 图25是示出上述实施方式3中图24的步骤S54中的旋转半径计算的处理的详细 情况的流程图。
[0050] 图26是示出本发明的实施方式4中的抖动校正微型计算机的结构的框图。
[0051] 图27是示出上述实施方式4中图24的步骤S54中的旋转半径计算的处理的详细 情况的流程图。
[0052] 图28是示出本发明的实施方式5中的X方向平移抖动校正部的结构的框图。
[0053] 图29是示出上述实施方式5中图24的步骤S54中的旋转半径计算的处理的详细 情况的流程图。
[0054] 图30是示出上述实施方式5中图24的步骤S54中的旋转半径计算的处理的变形 例的详细情况的流程图。
[0055] 图31是示出本发明的实施方式6中的X方向平移抖动校正部的结构的框图。
[0056] 图32是示出本发明的实施方式7中的X方向平移抖动校正部的结构的框图。

【具体实施方式】
[0057] 下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0058] [实施方式1]
[0059] 图1?图14示出本发明的实施方式1，图1是用于说明摄像装置中产生的旋转运 动的种类的立体图。
[0060] 首先，参照图1对摄像装置1中设定的坐标系和旋转方向进行说明。另外，摄像装 置1只要是具有摄像功能的装置即可，广泛包括数字照相机、摄像机、带照相机功能的便携 电话等各种装置，但是，下面，作为代表而适当地称为照相机1等。
[0061] 照相机1具有将来自被摄体的光成像为被摄体像的光学系统2,设该光学系统2的 光轴方向为z方向。这里，设正的Z方向是从照相机1朝向被摄体的方向。
[0062] 并且，在照相机1的标准姿态（所谓的横向位置）中，设照相机1的水平方向为X 方向。这里，设正的X方向是从被摄体侧观察照相机1时的右方向（即，从拍摄者观察照相 机1时的左方向）。
[0063] 进而，在照相机1的标准姿态中，设照相机1的垂直方向为Y方向。这里，设正的 Y方向是标准姿态下的上方向。
[0064] 并且，在图1(和后述图2A?图2C)中，为了防止坐标系与照相机1重叠而难以观 察，使坐标系的原点位置偏移进行记载，但是，坐标系的原点是摄像元件4 (参照图3)的摄 像面的中心，一般是摄像面与光学系统2的光轴交叉的点。该坐标系是照相机1中固定的 坐标系，如果照相机1移动或旋转，则坐标系也相对于地球移动或旋转。并且，在该坐标系 中，X-Y平面是与摄像面一致的面。
[0065] 而且，在这种坐标系中，绕Z轴的旋转运动为滚动，绕X轴的旋转运动为俯仰，绕Y 轴的旋转运动为偏航。
[0066] 进而，下面，例如设从原点观察Z轴正方向时的绕Z轴的左旋转为滚动的正方向旋 转，设从原点观察X轴正方向时的绕X轴的左旋转为俯仰的正方向旋转，设从原点观察Y轴 正方向时的绕Y轴的右旋转为偏航的正方向旋转。
[0067] 另外，为了简便，上述坐标轴的正负方向和旋转方向的正负依赖于后述角速度传 感器8和加速度传感器9 (参照图3等）的安装方向，理论上不限于上述情况。
[0068] 接着，在上述坐标系中，在旋转中心位于原点（或旋转中心位于包含原点的照相 机1内）的情况下，主要导致角度抖动，在旋转中心位于照相机1的外部的情况下，除了角 度抖动以外，还导致平移抖动。因此，实质上也可以认为在旋转中心位于照相机1的外部 时，产生需要进行抖动校正的平移抖动。
[0069] 首先，关于角度抖动，记述为绕原点的旋转运动即可。S卩，众所周知，由于偏航方向 的旋转运动，光轴左右抖动，摄像元件4上成像的被摄体范围左右移动，由于俯仰方向的旋 转运动，光轴上下抖动，摄像元件4上成像的被摄体范围上下移动。并且，众所周知,滚动方 向的旋转运动会影响画面的横向位置、纵向位置及其中间的倾斜位置。
[0070] 另一方面，关于平移抖动，如上所述，可以记述为旋转中心位于照相机1的外部的 旋转运动。图2A是示出由于偏航旋转而在摄像装置中产生X方向的移动量的状况的图，图 2B是示出由于俯仰旋转而在摄像装置中产生Y方向的移动量的状况的图，图2C是示出由于 滚动旋转而在摄像装置中产生X方向和Y方向的移动量的状况的图。
[0071] 如图2A所示，当在照相机1中产生在照相机1的外部的与原点之间的距离（旋转 半径）为Ryaw的位置具有旋转中心Cyaw的偏航方向的旋转运动时，产生X方向的移动量。
[0072] 并且，如图2B所示，当在照相机1中产生在照相机1的外部的与原点之间的距离 (旋转半径）为Rpitch的位置具有旋转中心Cpitch的俯仰方向的旋转运动时，产生Y方向 的移动量。
[0073] 进而，如图2C所示，当在照相机1中产生在照相机1的外部的与原点之间的距离 (旋转半径）为Rroll的位置具有旋转中心Croll的滚动方向的旋转运动时，一般产生包含 X方向上的移动量分量和Y方向上的移动量分量的移动量。
[0074] 而且，关于角度抖动和平移抖动中的前者的角度抖动，能够适当应用公知技术，所 以，在本实施方式中，主要对后者的平移抖动进行说明。
[0075] 首先，图3是示出摄像装置1的结构的框图。
[0076] 作为摄像装置的照相机1具有光学系统2、焦面快门3、摄像元件4、驱动部5、系统 控制器6、抖动校正微型计算机7、角速度传感器8、加速度传感器9、释放开关10、EVF (电子 取景器）11、内部闪存13。并且，在图3中还记载了存储卡12,但是，存储卡12例如构成为 相对于照相机1拆装自如，所以，也可以不是照相机1固有的结构。
[0077] 光学系统2将来自被摄体的光作为被摄体像成像在摄像元件4的摄像面上。
[0078] 焦面快门3配设在摄像元件4的前表面（光学系统2侧），通过进行开闭动作来控 制曝光时间。即，通过打开焦面快门3而使摄像元件4成为曝光状态，通过闭合焦面快门3 而使摄像元件4成为遮光状态。
[0079] 摄像元件4根据系统控制器6的指示将摄像面上成像的被摄体像转换为电信号。 通过系统控制器6读出该转换后的电信号作为影像信号。
[0080] 驱动部5支承摄像元件4,以使其能够在摄像面内在平行的二维方向上移动，根据 来自抖动校正微型计算机7的指示，在图1等所示的X方向和Y方向上驱动摄像元件4。
[0081] 系统控制器6是统合地进行包含所述影像信号的读出在内的、与照相机1整体功 能有关的各种控制的控制部。如以下说明的那样，系统控制器6还进行如下控制：使抖动校 正微型计算机7进行抖动检测，根据抖动检测结果进行抖动校正。
[0082] 角速度传感器8是构成为检测旋转运动的角速度检测部的传感器，检测每单位时 间的角度变化作为角速度，并将其输出到抖动校正微型计算机7。角速度传感器8包括检测 图2A所示的绕Y轴的偏航旋转运动的偏航角速度的偏航角速度检测部（第2角速度检测 部）即偏航角速度传感器8a、检测图2B所示的绕X轴的俯仰旋转运动的俯仰角速度的俯仰 角速度检测部（第3角速度检测部）即俯仰角速度传感器8b、检测图2C所示的绕Z轴的滚 动旋转运动的滚动角速度的滚动角速度检测部（第1角速度检测部）即滚动角速度传感器 8c，构成为检测旋转方向的3个自由度的角速度。另外，这里，偏航角速度传感器8a是第2 角速度检测部、俯仰角速度传感器8b是第3角速度检测部，但是，也可以是，偏航角速度传 感器8a (偏航角速度检测部）是第3角速度检测部、俯仰角速度传感器8b (俯仰角速度检 测部）是第2角速度检测部。
[0083] 并且，偏航角速度传感器8a、俯仰角速度传感器8b、滚动角速度传感器8c例如使 用相同机型的传感器，通过使安装方向不同，检测绕各轴的旋转运动。
[0084] 加速度传感器9是至少检测X轴方向的加速度（X加速度）和Y轴方向的加速度 (Y加速度）的加速度检测部，在本实施方式中，还采用能够检测Z轴方向的加速度（Z加速 度）的传感器。而且，加速度传感器9将检测到的各方向上的加速度输出到抖动校正微型 计算机7。
[0085] 另外，上述角速度传感器8和加速度传感器9的检测时间不同，以时间序列（即每 隔规定时间间隔）进行检测，逐次将检测结果输出到抖动校正微型计算机7。
[0086] 抖动校正微型计算机7根据系统控制器6的指示，根据角速度传感器8的输出和 加速度传感器9的输出来计算照相机1的抖动量。而且，抖动校正微型计算机7对驱动部 5输出如下指示：在检测到的抖动方向的相反方向上以检测到的抖动量驱动摄像元件4。由 此，驱动部5驱动摄像元件4以抵消摄像面中的抖动，所以，能够防止拍摄图像中产生的抖 动。另外，这里，驱动摄像元件4进行抖动校正，但是，也可以取而代之或在此基础上，驱动 光学系统2进行抖动校正。
[0087] 而且，包括抖动校正微型计算机7、角速度传感器8、加速度传感器9在内构成抖动 量检测装置，包括该抖动量检测装置和驱动部5在内构成抖动校正装置。
[0088] 释放开关10是与系统控制器6连接的例如2级式的按压开关，通过第1级的按压 (半按或第1释放）进行AF或AE，通过第2级的按压（全按或第2释放）开始进行曝光。
[0089] EVF11是构成为包括液晶面板等的显示部，显示从摄像元件4中读出并在系统控 制器6等中转换为能够显示的形式的影像信号，以使得用户能够视觉辨认。
[0090] 存储卡12是记录从摄像元件4中读出并在系统控制器6等中转换为能够记录的 形式的影像信号的非易失性记录介质，如上所述，构成为例如相对于照相机1拆装自如。
[0091] 内部闪存13是记录系统控制器6执行的照相机1的控制程序、控制中使用的各种 参数等的非易失性记录介质。
[0092] 接着，图4是示出抖动校正微型计算机7的结构的框图。
[0093] 抖动校正微型计算机7具有CPU70、ADC (模拟数字转换器）71a?71c、SI0(Serial Input/Output :串行输入输出）72a、72b、驱动器73。
[0094] ADC71a?71c将从角速度传感器8a?8c输入的模拟信号分别转换为数字信号。
[0095] SI072a、72b是供CPU70利用串行接口与外部器件进行通信的通信部，SI072a用于 供CPU70读出加速度传感器9检测到的加速度的值，SI072b用于CPU70与系统控制器6进 行命令交换的通信。
[0096] 驱动器73根据CPU70计算出的校正量，输出用于对驱动部5进行驱动的信号。
[0097] CPU70具有例如通过内部程序即固件构成HPF (高通滤波器）701a?701e、加速度 取得部702、角度抖动校正部703、平移抖动校正部704、通信部705、加法部706的功能（但 是，当然也可以构成为硬件），根据角速度传感器8和加速度传感器9的检测结果计算角度 抖动和平移抖动的校正量。
[0098] HPF701a?701e去除作为数字数据输入的角速度和加速度的低频成分。艮口， HPF701a从所输入的偏航角速度中去除低频成分，HPF701b从所输入的俯仰角速度中去除 低频成分，HPF701C从所输入的滚动角速度中去除低频成分，HPF701d从所输入的X加速度 中去除低频成分，HPF701e从所输入的Y加速度中去除低频成分。这里，要去除的低频成分 例如举出1Hz以下的频率成分，但是不限于该频带。通过实验确认到，基于抖动的频率在 1Hz?10Hz左右之间，由此，能够去除由于抖动以外的要因而引起的传感器的运动（例如漂 移（drift)等）所导致的经时变化的成分。
[0099] 并且，加速度取得部702经由SI072a从加速度传感器中读出独立的3轴方向的加 速度，将其分割成图2等所示的X轴、Y轴、Z轴的各方向上的加速度信息。然后，加速度取 得部702将X加速度输出到上述HPF701d，将Y加速度输出到上述HPF701e。
[0100] 角度抖动校正部703根据偏航旋转运动和俯仰旋转运动计算伴随角度变化而产 生的抖动量（角度抖动），但是，由于该角度抖动能够适当利用公知技术，所以不进行详细 记载。
[0101] 平移抖动校正部704根据加速度和角速度计算照相机1的平移移动量，将计算出 的移动量转换为摄像面中的被摄体像的抖动量，作为校正量传递到驱动部5。该平移抖动校 正部704具有计算X方向的平移抖动量的X方向平移抖动校正部704x、以及计算Y方向的 平移抖动量的Y方向平移抖动校正部704y。
[0102] 通信部705经由SI072b而与系统控制器6进行通信。
[0103] 加法部706对由角度抖动校正部703计算出的角度抖动量和由平移抖动校正部 704计算出的平移抖动量进行相加，将总抖动量输出到驱动器73。
[0104] 图5是示出X方向平移抖动校正部704x的结构的框图。
[0105] Y方向平移抖动校正部704y的结构与X方向平移抖动校正部704x相同，仅代替 偏航角速度而输入俯仰角速度、代替X加速度而输入Y加速度。因此，这里，仅参照图5对 X方向平移抖动校正部704x进行说明。
[0106] X方向平移抖动校正部704x具有平均部761a?761c、定时检测部762a、762b、角 加速度计算部763a、763b、半径计算部764a、764b、抖动量计算部785、乘法部768。
[0107] 平均部761a?761c对以时间序列输入的角速度和加速度进行平均。例如，通过 计算4次取样的数据的平均值并作为1个取样值进行输出，从而进行该平均。该平均具有 抑制通过后级的角加速度计算部763a、763b中的微分运算强调高频成分的效果，并且，由 于数据量减少到1/4,所以还具有削减运算量的效果。
[0108] 角加速度计算部763a、763b对平均后的角速度进行微分，计算角加速度。这里计 算出的角加速度用于半径计算部764a、764b中的半径计算，并且，用于定时检测部762a、 762b中的表示半径计算定时的时刻的检测。
[0109] 定时检测部762a、762b检测半径计算部764a、764b进行半径计算的定时（时刻）。 艮P，在X方向平移抖动校正部704x的情况下，定时检测部762b设不受滚动旋转运动影响的 定时（时刻）为计算绕Y轴的偏航旋转运动的偏航半径（第2半径）的定时（时刻），定时 检测部762a设不受偏航旋转运动影响的定时（时刻）为计算绕Z轴的滚动旋转运动的滚 动半径（第1半径）的定时（时刻）。
[0110] 这里，如下述数学式1?数学式4所示，由于根据加速度和角加速度计算旋转半 径，所以，不受滚动旋转运动影响的定时（时刻）是滚动角加速度为〇的定时（时刻），不受 偏航旋转运动影响的定时（时刻）是偏航角加速度为0的定时（时刻）。但是，如后所述， 还可以根据速度与角速度之间的关系来计算旋转半径R，该情况下，不受滚动旋转运动影响 的定时（时刻）是滚动角速度为〇的定时（时刻），不受偏航旋转运动影响的定时（时刻） 是偏航角速度为〇的定时（时刻）。
[0111] 图6是用于说明通过定时检测部762a、762b检测的半径计算定时的线图。
[0112] 如图6所示，计算偏航半径的定时是根据滚动角速度计算出的滚动角加速度为0 的定时（在图6的曲线图中是滚动角加速度过零（zero cross)的定时，在图6的例子中是 时刻tl和t3)。并且，计算滚动半径针对Z-X平面（包含Z轴和X轴的平面）的投影半径 即作为第1-3投影半径的XZ滚动半径的定时是根据偏航角速度计算出的偏航角加速度为 0的定时（在图6的曲线图中是偏航角速度过零的定时，在图6的例子中是时刻t2)。
[0113] 同样，在Y方向平移抖动校正部704y的情况下，定时检测部762b设不受滚动旋转 运动影响（滚动角加速度（或滚动角速度）为〇)的定时为计算绕X轴的俯仰旋转运动的 俯仰半径的定时，定时检测部762a设不受俯仰旋转运动影响（俯仰角加速度（或俯仰角速 度）为〇)的定时为计算滚动半径针对Z-Y平面（包含Z轴和Y轴的平面）的投影半径即 作为第1-2投影半径的YZ滚动半径的定时。
[0114] 半径计算部764a、764b是如下的旋转半径计算部：在由定时检测部762b、762a分 别检测到的定时，例如在加速度的维度中计算半径。
[0115] 即，半径计算部764a在计算偏航半径的定时，根据从角加速度计算部763a输出的 偏航角加速度a co_yaw和从平均部761c输出的平均后的X加速度αν_χ，如以下的数学式 1所示计算偏航半径Ryaw。
[0116] [数学式1]
[0117] Ryaw = α ν_χ/ α ω _yaw
[0118] 并且，半径计算部764b在计算ΧΖ滚动半径的定时，根据从角加速度计算部763b 输出的滚动角加速度α ω_Γ〇11和从平均部761c输出的平均后的X加速度αν_χ，如以下 的数学式2所示计算ΧΖ滚动半径Rrollx。
[0119] [数学式2]
[0120] Rrollx = α ν_χ/ α ω_Γ〇11
[0121] 同样，在Υ方向平移抖动校正部704y的半径计算部764a中，根据俯仰角加速度 a co_pitch、Y加速度av_y、滚动角加速度a co_roll，通过以下的数学式3计算俯仰半径 Rpitch，通过以下的数学式4计算ΥΖ滚动半径Rrolly。
[0122] [数学式3]
[0123] Rpitch = a v_y/α ω-pitch
[0124] [数学式4]
[0125] Rrolly = a v_y/ α ω_Γ〇11
[0126] 另外，在使用数学式1?数学式4进行计算时，假设每单位时间的半径的变化量较 小。并且，在本实施方式中，在计算偏航半径、俯仰半径、ΧΖ滚动半径、ΥΖ滚动半径时使用平 均后的X加速度α ν_χ和平均后的Υ加速度a v_y，但是，也可以使用未进行平均的X加速 度和未进行平均的Y加速度。
[0127] 抖动量计算部785具有速度计算部765a、765b、加法部766、积分部767,根据由半 径计算部764a、764b计算出的半径和从HPF701a?701c输入的角速度，在设置在X方向平 移抖动校正部704x中的情况下计算X轴方向的移动量，在设置在Y方向平移抖动校正部 704y中的情况下计算Y轴方向的移动量。
[0128] 速度计算部765a、765b根据由半径计算部764a、764b计算出的半径和从 HPF701a?701c输入的角速度，计算平移速度。
[0129] 即，X方向平移抖动校正部704x的速度计算部765a通过对从半径计算部764a输 入的偏航半径Ryaw和从HPF701a输入的偏航角速度ω yaw进行相乘，计算由于偏航旋转运 动而引起的X方向的平移速度（X轴方向上的X方向速度的第1分量）RyawX coyaw。
[0130] 并且，X方向平移抖动校正部704x的速度计算部765b通过对从半径计算部 764b输入的XZ滚动半径Rrollx和从HPF701C输入的滚动角速度ω Γ〇11进行相乘，计算 由于滚动旋转运动而引起的X方向的平移速度（X轴方向上的X方向速度的第2分量） RrollxX c〇roll〇
[0131] 加法部766是速度合成部，通过对速度计算部765a的输出和速度计算部765b的 输出进行相加，如以下的数学式5所示计算由于偏航旋转运动和滚动旋转运动双方而引起 的X方向的平移速度（X方向速度）Vx。
[0132] [数学式5]
[0133] Vx = RyawX coyaw+Rrollx X ω roll
[0134] 同样，Y方向平移抖动校正部704y的速度计算部765a、765b分别计算Y方向速度 的第1分量RpitchX copitch和Υ方向速度的第2分量RrollyX ωΓ〇11，作为速度合成部 的加法部766对它们进行相加，由此，如以下的数学式6所示计算由于俯仰旋转运动和滚动 旋转运动双方而引起的Υ方向的平移速度（Υ方向速度）Vy。
[0135] [数学式6]
[0136] Vy = RpitchX copitch+RrollyX coroll
[0137] X方向平移抖动校正部704x的积分部767作为第1移动量计算部发挥功能，如以 下的数学式7所示对计算出的X方向速度Vx进行时间t的积分，计算X轴方向上的移动量 ΛΧ。
[0138] [数学式7]
[0139] Δ X = / Vxdt
[0140] 同样，Y方向平移抖动校正部704y的积分部767作为第1移动量计算部发挥功能， 如以下的数学式8所示对计算出的Y方向速度Vy进行时间t的积分，计算Y轴方向上的移 动量ΛΥ。
[0141] [数学式8]
[0142] AY = f Vydt
[0143] 这样计算出的移动量Λ X、Λ Y是角速度传感器8和加速度传感器9的移动量、即 照相机1自身的移动量。与此相对，为了进行抖动校正，需要求出摄像元件4的摄像面上成 像的光学像的移动量。因此，乘法部768通过将经由SI072b和通信部705从系统控制器6 输入的参数即像倍率f(参照图9的步骤S3)与从积分部767输入的移动量Λ X、Λ Y相乘， 将其转换为摄像面中的抖动量，作为校正量D(参照图9的步骤S3)进行输出。
[0144] 如上所述，在加法部706中，对这样计算出的校正量D (平移抖动量）和角度抖动 量进行相加。因此，驱动器73根据相加后的总的抖动量，输出用于对驱动部5进行驱动的 信号。
[0145] 这里，参照图7、图8A、图8B对由半径计算部764a、764b计算的半径的符号进行说 明。图7是用于对在旋转运动的中心位于照相机1的拍摄者侧的情况下和位于被摄体侧的 情况下由半径计算部764a、764b计算的半径的符号不同进行说明的图，图8A是用于对在旋 转运动的中心位于照相机1的左侧的情况下和位于右侧的情况下由半径计算部764a、764b 计算的半径的符号不同进行说明的图，图8B是用于对在旋转运动的中心位于照相机1的上 侧的情况下和位于下侧的情况下由半径计算部764a、764b计算的半径的符号不同进行说 明的图。
[0146] 半径计算部764a、764b如数学式1?数学式4所示，根据加速度和角加速度计算 半径R。这些加速度和角加速度可以取正值和负值中的任意一方。因此，根据加速度的符号 与角加速度的符号之间的关系，所计算的半径R的符号有时为正，有时为负。
[0147] 在速度计算部765a、765b直接使用这样计算出的半径R计算平移速度分量的情况 下，在半径R的符号为正的情况下和为负的情况下，所计算的速度的朝向相反。
[0148] 例如如图7所示，在旋转运动的中心位于比照相机1更靠近前（拍摄者侧）的情 况下和位于被摄体OBJ侧的情况下，所计算的半径R的符号不同。
[0149] 当设图7为从左侧面方向（从X轴正侧的照相机1外部朝向X轴负方向）观察照 相机1的图时，在角速度传感器8检测到正角速度（如图1俯仰所示，正是指观察原点时朝 右旋转）的情况下，在旋转中心Crot位于照相机1的近前（拍摄者侧）时计算出的速度为 上方向的速度，但是，在旋转中心Crev位于被摄体OBJ侧时计算出的速度为下方向的速度。
[0150] 并且，当设图7为从上侧朝向下侧观察照相机1的图时，偏航方向的旋转运动也适 用大致相同的说明（但是，如图1中偏航所示，正是指观察原点时朝左旋转，正负与上述相 反）。
[0151] 这里，认为旋转中心Crot位于比照相机1更靠近前（拍摄者侧）的情况主要是基 于支承照相机1的轴的摆动、即把持照相机1的拍摄者的手摆动的所谓的抖动。
[0152] 并且，认为旋转中心Crev位于被摄体OBJ侧的情况主要是旋转中心Crev成为被 摄体0BJ的情况，S卩，由于目标被摄体0BJ从框架（frame)中心偏离时、要返回框架中心的 运动而产生的。多数情况下，这种运动不连续。
[0153] 接着，尝试考虑滚动旋转运动。由于滚动旋转运动对X方向的移动量和Y方向的 移动量双方造成影响，所以，分成作为与X方向的移动量有关的系数的半径和作为与Y方向 的移动量有关的系数的半径这两部分进行考虑。
[0154] 如图8A所示，根据旋转中心位于从照相机1的拍摄者观察的右侧（Cright)还是 左侧（Cleft)，决定与Y方向的移动量有关的半径R的符号的正负。
[0155] 并且，如图8B所示，根据旋转中心位于照相机1的上侧（Ctop)还是下侧 (Cunder)，决定与X方向的移动量有关的半径R的符号的正负。
[0156] 多数情况下，与该滚动旋转运动有关的旋转中心的位置主要受拍摄姿态影响。 例如，关于与Y方向的移动量有关的、旋转中心位于照相机1的右侧（Cright)还是左侧 (Cleft)，根据拍摄者把持照相机1的握持位置的关系，多数情况下位于右侧（Cright)。 并且，关于与X方向的移动量有关的、旋转中心位于照相机1的上侧（Ctop)还是下侧 (Cunder)，在正常把持照相机1的情况下，由于拍摄者的肘部位于照相机1下方，所以旋转 中心位于下侧（Cunder)，但是，在低角度拍摄的情况下，由于拍摄者的肘部位于照相机1上 方，所以旋转中心位于上侧（Ctop)。
[0157] 关于以上所述的半径的符号的处理，有时成为相反校正，S卩，不要说校正抖动、甚 至会放大抖动，所以需要注意。因此，在后面更加详细地说明如何决定该半径的符号。
[0158] 接着，对平移抖动校正部704中的抖动量检测的控制流程进行说明。首先，图9是 示出抖动量检测的主控制的流程图。该图9所示的处理例如是以lms的时间间隔定期地执 行的处理。
[0159] 该主控制中的动作被分成检测角速度和加速度并计算旋转半径但不进行抖动校 正的检测期间、以及使用检测期间内计算出的旋转半径进行抖动校正的校正期间这2个控 制期间。该控制期间是检测期间还是校正期间被记录在开始标志state中。
[0160] 当开始进行该处理后，首先，通过参照开始标志state，判定控制期间是否是校正 期间（步骤S1)。
[0161] 这里，在判定为不是校正期间的情况下、即是检测期间的情况下，进行后面参照图 10说明的旋转半径计算的处理（步骤S6)，设平移速度V为0, S卩，设校正量D为0并进行输 出（步骤S7)。
[0162] 然后，根据是否经由SI072b和通信部705从系统控制器6通知了曝光开始，来判 定是否开始曝光（步骤S8)。
[0163] 在该检测期间中开始了曝光的情况下，将开始标志state切换为校正期间后（步 骤S9)结束该主处理，并且，在未开始曝光的情况下，直接结束该主处理。
[0164] 另一方面，在步骤S1中判定为处于校正期间中的情况下，通过对检测期间内计算 出的半径R和从角速度传感器8输出的角速度ω进行相乘，计算平移速度V (步骤S2)，进 而，通过对平移速度进行时间积分并乘以像倍率f，计算摄像面中产生的平移移动量（步骤 S3)。
[0165] 然后，根据是否经由SI072b和通信部705从系统控制器6通知了曝光结束，来判 定曝光是否结束（步骤S4)。
[0166] 这里，在判定为曝光结束的情况下，将开始标志state切换为检测期间后（步骤 S5)结束该主处理，并且，在曝光未结束而继续进行曝光的情况下，直接结束该主处理。
[0167] 图10是示出图9的步骤S6中的旋转半径计算的处理的详细情况的流程图。适当 参照图5对该旋转半径计算处理进行说明。
[0168] 另外，对各旋转轴进行该旋转半径计算处理，更详细地讲，分别对偏航半径Ryaw、 俯仰半径Rpitch、XZ滚动半径Rrollx、YZ滚动半径Rrolly进行该旋转半径计算处理。
[0169] 首先，通过平均部761a?761c进行角速度平均值c〇ave的计算（步骤S11)以及 加速度平均值ct v_ave的计算（步骤S12)。
[0170] 接着，通过角加速度计算部763a、763b对步骤S11中计算出的角速度平均值coave 进行时间微分，计算角加速度ct co_ave (步骤S13)。
[0171] 接着，判定是否通过定时检测部762a、762b检测到与同一方向速度的第1分量和 第2分量有关的角加速度的另一方过零（步骤S14)。即，在进行与X方向速度的第1分量 RyawXcoyaw有关的处理的情况下，判定滚动角加速度a co_roll是否过零，在进行与X方 向速度的第2分量RrollxX coroll有关的处理的情况下，判定偏航角加速度a co_yaw是 否过零，在进行与Y方向速度的第1分量RpitchX copitch有关的处理的情况下，判定滚动 角加速度α ω_Γ〇11是否过零，在进行与Y方向速度的第2分量Rr〇llyXc〇r〇ll有关的处 理的情况下，判定俯仰角加速度a co_pitch是否过零。
[0172] 在该步骤S14中检测到过零的情况下，通过半径计算部764a、764b，使用步骤S12 中求出的加速度平均值ct v_ave和步骤S13中求出的角加速度a co_ave，进行数学式1? 数学式4所示的运算，从而计算旋转半径R (步骤S15)。
[0173] 另外，不限于根据加速度和角加速度来计算旋转半径R，也可以根据速度与角速度 之间的关系来计算旋转半径R。但是，在根据速度与角速度之间的关系进行计算的情况下， 需要对由加速度传感器9检测到的加速度进行积分来计算速度，但是，通过积分运算会强 调加速度传感器9的漂移等噪声的影响，可能使计算出的半径的精度降低。因此，在本实施 方式中，根据加速度和角加速度，在加速度的维度内计算半径，从而进行精度更高的旋转半 径的计算。
[0174] 接着，半径计算部764a、764b还进行步骤S15中计算出的旋转半径是否能够用于 速度计算的可靠性判定（步骤S16)。
[0175] 由于通过对旋转半径和角速度进行相乘来计算平移速度分量，所以，在旋转半径 的绝对值较大的情况下，计算出的平移速度分量的绝对值也增大，即，校正量也增大。即，如 果在旋转半径中包含误差的情况下，则由于误差而引起的校正量也增大，可能导致误校正。
[0176] 因此，对步骤S15中计算出的旋转半径和规定阈值进行比较，在旋转半径大于规 定阈值的情况下，判定为没有可靠性，不用于速度计算（作为具体处理，将从半径计算部 764a、764b输出的旋转半径设为0 :S卩，使旋转半径清0)。
[0177] 并且，在步骤S15中计算半径时，如数学式1?数学式4所示，将加速度除以角加 速度，但是，在角加速度为0附近的值的情况下，计算结果成为极大的值（根据情况而发 散）。因此，通过不使用绝对值较大的旋转半径，能够防止这种由于0除法而引起的误校正。
[0178] 该步骤S16中的可靠性判定的方法不限于上述方法，可以采用其他各种方法。
[0179] 例如，代替根据旋转半径的绝对值的大小进行判定，或者在此基础上，也可以在角 加速度的绝对值小于规定角加速度阈值、加速度的绝对值小于规定加速度阈值中的至少一 方成立的情况下、即数学式1?数学式4中的任意一方的右边的分母和分子中的至少一方 的绝对值较小的情况下，半径计算部764a、764b判定为通过该数学式计算出的旋转半径没 有可靠性，不使用计算结果，而输出旋转半径0。
[0180] 另外，作为使旋转半径清〇的情况，还举出以下这种情况。
[0181] 使旋转半径清0的第1情况是检测到静止状态的情况。由于在静止状态下没有抖 动，所以，通过使旋转半径清0,能够防止误校正。作为该静止状态的检测方法，例如举出如 下方法：除了认为是噪声等的分量以外，角速度传感器8的输出和加速度传感器9的输出在 规定时间以上持续实质上为0。并且，关于检测为处于静止状态的状态的另一例，通过三脚 架检测部等检测三脚架连接。由于该三脚架连接的检测方法可以利用公知的各种方法，所 以不叙述具体例。
[0182] 使旋转半径清0的第2情况是检测到全景操作的情况。全景操作一般不包含在抖 动中，而且在比较大的角度范围内移动，所以，多数情况下超过驱动部5的校正范围。而且， 当进行全景操作时，由于之后残留有HPF(特别是HPF701a和X轴方向的加速度的HPF)的 影响，所以，在刚刚进行全景操作后的一定期间内无法计算正常的校正量。因此，通过使根 据全景操作的偏航旋转运动计算出的旋转半径、即通过数学式1计算出的偏航半径Ryaw清 〇,能够防止由于全景操作后的HPF701的影响而导致误校正。另外，关于全景操作的检测， 可以通过检测角速度传感器8和加速度传感器9的检测值、即来自HPF(特别是HPF701a和 HPF701d)的输出（检测值）超过规定时间而没有变化、或检测值的符号超过规定时间而没 有变化来进行判定。
[0183] 使旋转半径清0的第3情况是从曝光开始起的执行抖动校正的时间超过规定时间 的情况。
[0184] 在非长时间曝光拍摄的通常拍摄时间的情况下，由于对拍摄图像造成的影响较 小，所以，即使产生误校正，也几乎不会对拍摄图像造成影响。与此相对，在长时间曝光拍 摄的情况下，即使校正量较小，由于长时间积累（特别是通过时间进行积分的量长时间积 累），（特别是基于所积累的误差的抖动校正）对拍摄图像造成的影响也较大。因此，在从 曝光开始起的时间超过规定时间的情况下，使旋转半径清〇并停止校正。
[0185] 通过CPU70进行该曝光时间的监视，通过定时器对从系统控制器6接收到曝光开 始命令后的时间进行计数，在计数值超过规定时间的情况下，使从半径计算部764a、764b 输出的旋转半径清0。
[0186] 进而，除了上述以外，在判定为要计算的校正量的可靠性较低的情况下，适当使旋 转半径清0即可。
[0187] 然后，根据在步骤S15中计算出且在步骤S16中判定为具有可靠性的旋转半径，选 择在校正期间内用于运算的半径（步骤S17)。在后面参照图11对该步骤S17的旋转半径 选择的处理进行说明。
[0188] 然后，在该步骤S17的处理结束、或上述步骤S14中未检测到过零的情况下，从该 旋转半径计算处理返回图9所示的主处理。
[0189] 接着，图11是示出图10的步骤S17中的旋转半径选择的处理的详细情况的流程 图。
[0190] 当开始进行该处理后，首先，从最新的计算值起，根据半径的符号的正负，以规定 数量保持在步骤S15中计算出且在步骤S16中判定为具有可靠性的旋转半径（步骤S21)。 这里保持的规定次数的旋转半径是后续平均处理所需要的次数，但是，这里，例如从最新的 计算值向过去追溯，分别保持5个正旋转半径和负旋转半径。
[0191] 图12是示出保持在半径计算部764a、764b内的存储器中的正和负旋转半径的例 子的图表。如图所示，在正用存储器中，保持5个即右下方标注0?4的数字的、从最新的计 算值向过去的计算值追溯的右肩标注+记号的正旋转半径R。同样，在负用存储器中，保持 5个即右下方标注0?4的数字的、从最新的计算值向过去的计算值追溯的右肩标注-记号 的负旋转半径R。而且，当在上述步骤S15和步骤S16中计算具有可靠性的最新半径后，在 该半径为正半径的情况下，正用存储器内的存储内容向下顺延1级，在存储最新半径的栏 中存储计算出的最新半径，在该半径为负半径的情况下，在负用存储器中进行同样的处理。 因此，半径计算部764a、764b内的存储器中保存的最早的半径是从现世代起追溯9世代前 或更早之前的半径。
[0192] 接着，为了减轻半径的误计算的影响，进行半径的平均（步骤S22)。但是，由于半 径中具有正半径和负半径，所以，在混合正负进行平均时，相互抵消而接近0。因此，这里，分 为半径为正的情况和半径为负的情况进行平均。
[0193] 具体而言，如以下的数学式9所示，对正用存储器中保存的5个正旋转半径R进行 平均并计算正平均旋转半径AvR+，对负用存储器中保存的5个负旋转半径R进行平均并计 算负平均旋转半径AvR-。
[0194] [数学式9]
[0195]

【权利要求】
1. 一种抖动量检测装置，其特征在于，该抖动量检测装置具有： 第1角速度检测部，其检测绕第1轴的第1角速度； 第2角速度检测部，其检测绕与所述第1轴垂直的第2轴的第2角速度； 加速度检测部，其检测与所述第1轴和所述第2轴垂直的第3轴方向的第3加速度； 旋转半径计算部，其根据第1时刻的所述第1角速度、所述第2角速度和所述第3加速 度以及第2时刻的所述第1角速度、所述第2角速度和所述第3加速度，计算绕所述第2轴 的旋转运动的第2半径，并且，计算将绕所述第1轴的旋转运动的第1半径投影到包含所述 第1轴和所述第3轴的平面上得到的第1-3投影半径；以及 抖动量计算部，其根据所述第2半径、所述第1-3投影半径、所述第1角速度、所述第2 角速度，计算所述第3轴方向上的移动量。
2. 根据权利要求1所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述抖动量计算部具有： 速度计算部，其通过对所述第2角速度乘以所述第2半径，计算所述第3轴方向上的第 3速度的第1分量，通过对所述第1角速度乘以所述第1-3投影半径，计算所述第3轴方向 上的第3速度的第2分量； 速度合成部，其对所述第3速度的第1分量和所述第3速度的第2分量进行相加，取得 第3速度；以及 第1移动量计算部，其通过对所述第3速度进行时间积分，计算所述第3轴方向上的移 动量。
3. 根据权利要求2所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述抖动量检测装置还具有第3角速度检测部，该第3角速度检测部检测绕所述第3 轴的第3角速度， 所述加速度检测部还检测所述第2轴方向的第2加速度， 所述旋转半径计算部还根据所述第1时刻的所述第1角速度、所述第3角速度和所述 第2加速度以及所述第2时刻的所述第1角速度、所述第3角速度和所述第2加速度，计算 绕所述第3轴的旋转运动的第3半径，并且，计算将绕所述第1轴的旋转运动的第1半径投 影到包含所述第1轴和所述第2轴的平面上得到的第1-2投影半径， 所述速度计算部还通过对所述第3角速度乘以所述第3半径，计算所述第2轴方向上 的第2速度的第1分量，通过对所述第1角速度乘以所述第1-2投影半径，计算所述第2轴 方向上的第2速度的第2分量， 所述速度合成部还对所述第2速度的第1分量和所述第2速度的第2分量进行相加， 取得第2速度， 所述第1移动量计算部还通过对所述第2速度进行时间积分，计算所述第2轴方向上 的移动量。
4. 根据权利要求2所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述第1轴是与光学系统的光轴相同的Z轴，绕该Z轴的旋转运动是滚动旋转运动，所 述第1角速度是滚动角速度，所述第1角速度检测部是滚动角速度检测部，所述第1半径是 滚动半径。
5. 根据权利要求3所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述第1轴是与光学系统的光轴相同的Z轴，绕该Z轴的旋转运动是滚动旋转运动，所 述第1角速度是滚动角速度，所述第1角速度检测部是滚动角速度检测部，所述第1半径是 滚动半径， 所述第2轴是在摄像装置的标准姿态下成为垂直方向的轴的Y轴，绕该Y轴的旋转运 动是偏航旋转运动，所述第2角速度是偏航角速度，所述第2角速度检测部是偏航角速度检 测部，所述第2加速度是Y加速度，所述第2半径是偏航半径，所述第2速度是Y方向速度， 所述第3轴是在摄像装置的标准姿态下成为水平方向的轴的X轴，绕该X轴的旋转运 动是俯仰旋转运动，所述第3角速度是俯仰角速度，所述第3角速度检测部是俯仰角速度检 测部，所述第3加速度是X加速度，所述第3半径是俯仰半径，所述第3速度是X方向速度， 所述第1-3投影半径是将所述滚动半径投影到XZ平面上得到的XZ滚动半径，所述第 1-2投影半径是将所述滚动半径投影到YZ平面上得到的YZ滚动半径， 所述滚动角速度检测部、所述偏航角速度检测部、所述俯仰角速度检测部包含在角速 度检测部中。
6. 根据权利要求5所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述旋转半径计算部根据所述第1时刻T1的由所述滚动角速度得到的滚动角加速 度α ω_Γ〇11(Τ1)、由所述偏航角速度得到的偏航角加速度a co_yaw(Tl)和所述X加 速度αν_χ(Τ1)以及所述第2时刻T2的由所述滚动角速度得到的滚动角加速度α ω_ roll(T2)、由所述偏航角速度得到的偏航角加速度a co_yaw(T2)和所述X加速度αν_ x(T2)，通过
计算所述偏航半径Ryaw和所述XZ滚动半径Rrollx， 还根据所述第1时刻T1的所述滚动角加速度α ω_Γ〇11(Τ1)、由所述俯仰角速度得到 的俯仰角加速度a co_pitch(Tl)和所述Υ加速度a v_y(Tl)以及所述第2时刻Τ2的所述 滚动角加速度α ω_Γ〇11(Τ2)、由所述俯仰角速度得到的俯仰角加速度a co_pitch(T2)和 所述Y加速度a v_y (T2)，通过
计算所述俯仰半径Rpitch和所述YZ滚动半径Rrolly。
7. 根据权利要求5所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述旋转半径计算部根据所述第1时刻T1的所述滚动角速度ωroll (T1)、所述偏航角 速度ω yaw (T1)和由所述X加速度得到的X速度vx (T1)以及所述第2时刻T2的所述滚动 角速度ωΓ〇11(Τ2)、所述偏航角速度c〇yaw(T2)和由所述X加速度得到的X速度vx(T2)， 通过
计算所述偏航半径Ryaw和所述XZ滚动半径Rrollx， 还根据所述第1时刻T1的所述滚动角速度ωroll (T1)、所述俯仰角速度ωpitch (T1) 和由所述Y加速度得到的Y速度vy(Tl)以及所述第2时刻T2的所述滚动角速度 ωΓ〇11(Τ2)、所述俯仰角速度c〇pitch(T2)和由所述Υ加速度得到的Υ速度vy(T2)，通过
计算所述俯仰半径Rpitch和所述YZ滚动半径Rrolly。
8. 根据权利要求6或7所述的抖动量检测装置，其特征在于， 关于所述偏航半径Ryaw、所述XZ滚动半径Rrollx、所述俯仰半径Rpitch和所述YZ滚 动半径Rrolly的各半径，当所述第2时刻T2在时间上位于所述第1时刻T1之后时，所述旋 转半径计算部进行根据从所述第2时刻T2起的时间间隔不同的多个种类的所述第1时刻 T1的检测值计算出的多个种类的所述各半径的可靠性判定，计算并输出被判定为可靠性最 高的种类的所述各半径。
9. 根据权利要求8所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述旋转半径计算部将所述多个种类的所述各半径的计算中的各数学式的分母的绝 对值最大的所述各半径判定为可靠性最高。
10. 根据权利要求5或7所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述抖动量检测装置还具有频率检测部，该频率检测部检测由所述角速度检测部检测 的所述滚动角速度、所述偏航角速度、所述俯仰角速度中的至少一方的频率， 关于所述偏航半径Ryaw、所述XZ滚动半径Rrollx、所述俯仰半径Rpitch和所述YZ滚 动半径Rrolly的各半径，所述旋转半径计算部设定为，由所述频率检测部检测到的频率越 低，所述第1时刻T1与所述第2时刻T2之间的时间间隔越长，从而进行所述各半径的计算。
11. 根据权利要求6所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述旋转半径计算部还根据所述第1时刻T1的所述滚动角速度ω roll (T1)、所述偏航 角速度ω yaw (T1)和由所述X加速度得到的X速度vx (T1)以及所述第2时刻T2的所述滚 动角速度ωΓ〇11(Τ2)、所述偏航角速度c〇yaw(T2)和由所述X加速度得到的X速度vx(T2)， 通过
计算所述偏航半径Ryaw和所述XZ滚动半径Rrollx， 根据所述第1时刻T1的所述滚动角速度ω roll (T1)、所述俯仰角速度ω pitch (T1)和 由所述Y加速度得到的Y速度vy(Tl)以及所述第2时刻T2的所述滚动角速度ωΓ〇11(Τ2)、 所述俯仰角速度《pitch(T2)和由所述Υ加速度得到的Υ速度vy(T2)，通过
计算所述俯仰半径Rpitch和所述YZ滚动半径Rrolly， 关于所述偏航半径Ryaw、所述XZ滚动半径Rrollx、所述俯仰半径Rpitch和所述YZ滚 动半径Rrolly的各半径，进行根据角加速度和加速度计算出的所述各半径以及根据角速 度和速度计算出的所述各半径的可靠性判定，输出被判定为可靠性更高的所述各半径。
12. 根据权利要求11所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述旋转半径计算部将根据角加速度和加速度计算出的所述各半径以及根据角速度 和速度计算出的所述各半径中的绝对值较小的所述各半径判定为可靠性更高。
13. 根据权利要求11所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述抖动量检测装置还具有频率检测部，该频率检测部检测由所述角速度检测部检测 的所述滚动角速度、所述偏航角速度、所述俯仰角速度中的至少一方的频率， 所述旋转半径计算部将与赋予了以下2个绝对值中较大一方的各数学式相关的所述 各半径判定为可靠性更高，其中上述2个绝对值是：用于根据角加速度和加速度计算所述 各半径的各数学式的分母的绝对值、以及对用于根据角速度和速度计算所述各半径的各数 学式的分母乘以由所述频率检测部检测到的频率而得到的值的绝对值。
14. 根据权利要求1所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述抖动量计算部具有： 速度计算部，其通过对所述第2角速度乘以所述第2半径，计算所述第3轴方向上的第 3速度的第1分量，通过对所述第1角速度乘以所述第1-3投影半径，计算所述第3轴方向 上的第3速度的第2分量； 第2移动量计算部，其通过对所述第3速度的第1分量进行时间积分，计算所述第3轴 方向上的移动量的第1分量，通过对所述第3速度的第2分量进行时间积分，计算所述第3 轴方向上的移动量的第2分量；以及 移动量合成部，其对所述第3轴方向上的移动量的第1分量和所述第3轴方向上的移 动量的第2分量进行相加，计算所述第3轴方向上的移动量。
15. 根据权利要求1所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述抖动量计算部具有： 角度计算部，其通过对所述第1角速度进行时间积分，计算绕第1轴的角度即第1角 度，通过对第2角速度进行时间积分，计算绕第2轴的角度即第2角度； 第3移动量计算部，其通过对所述第2半径和所述第2角度进行相乘，计算所述第3轴 方向上的移动量的第1分量，通过对所述第1-3投影半径和所述第1角度进行相乘，计算所 述第3轴方向上的移动量的第2分量；以及 移动量合成部，其对所述第3轴方向上的移动量的第1分量和所述第3轴方向上的移 动量的第2分量进行相加，计算所述第3轴方向上的移动量。
16. 根据权利要求2所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述第1时刻是不受绕所述第1轴的旋转运动影响的时刻，所述第2时刻是不受绕所 述第2轴的旋转运动影响的时刻， 所述旋转半径计算部根据所述第1时刻的所述第2角速度和所述第3加速度计算所述 第2半径，并且 根据所述第2时刻的所述第1角速度和所述第3加速度计算所述第1-3投影半径。
17. 根据权利要求16所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述抖动量检测装置还具有第3角速度检测部，该第3角速度检测部检测绕所述第3 轴的第3角速度， 所述加速度检测部还检测所述第2轴方向的第2加速度， 所述旋转半径计算部还根据所述第3角速度和所述第2加速度计算绕所述第3轴的旋 转运动的第3半径，并且，根据所述第1角速度和所述第2加速度，计算将绕所述第1轴的旋 转运动的第1半径投影到包含所述第1轴和所述第2轴的平面上得到的第1-2投影半径， 所述速度计算部还通过对所述第3角速度乘以所述第3半径，计算所述第2轴方向上 的第2速度的第1分量，通过对所述第1角速度乘以所述第1-2投影半径，计算所述第2轴 方向上的第2速度的第2分量， 所述速度合成部还对所述第2速度的第1分量和所述第2速度的第2分量进行相加， 取得第2速度， 所述第1移动量计算部还通过对所述第2速度进行时间积分，计算所述第2轴方向上 的移动量。
18. 根据权利要求16所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述第1轴是与光学系统的光轴相同的Z轴，绕该Z轴的旋转运动是滚动旋转运动，所 述第1角速度是滚动角速度，所述第1角速度检测部是滚动角速度检测部，所述第1半径是 滚动半径。
19. 根据权利要求17所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述第1轴是与光学系统的光轴相同的Z轴，绕该Z轴的旋转运动是滚动旋转运动，所 述第1角速度是滚动角速度，所述第1角速度检测部是滚动角速度检测部，所述第1半径是 滚动半径， 所述第2轴是在摄像装置的标准姿态下成为垂直方向的轴的Y轴，绕该Y轴的旋转运 动是偏航旋转运动，所述第2角速度是偏航角速度，所述第2角速度检测部是偏航角速度检 测部，所述第2加速度是Y加速度，所述第2半径是偏航半径，所述第2速度是Y方向速度， 所述第3轴是在摄像装置的标准姿态下成为水平方向的轴的X轴，绕该X轴的旋转运 动是俯仰旋转运动，所述第3角速度是俯仰角速度，所述第3角速度检测部是俯仰角速度检 测部，所述第3加速度是X加速度，所述第3半径是俯仰半径，所述第3速度是X方向速度， 所述第1-3投影半径是将所述滚动半径投影到ΧΖ平面上得到的ΧΖ滚动半径，所述第 1-2投影半径是将所述滚动半径投影到ΥΖ平面上得到的ΥΖ滚动半径， 所述滚动角速度检测部、所述偏航角速度检测部、所述俯仰角速度检测部包含在角速 度检测部中。
20. 根据权利要求19所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述旋转半径计算部根据在不受所述滚动旋转运动影响的时刻检测到的所述偏航角 速度和所述X加速度计算所述偏航半径，根据在不受所述滚动旋转运动影响的时刻检测到 的所述俯仰角速度和所述Υ加速度计算所述俯仰半径，根据在不受所述偏航旋转运动影响 的时刻检测到的所述滚动角速度和所述X加速度计算所述ΧΖ滚动半径，根据在不受所述俯 仰旋转运动影响的时刻检测到的所述滚动角速度和所述Υ加速度计算所述ΥΖ滚动半径。
21. 根据权利要求19所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述抖动量检测装置还具有平均部，该平均部按照规定检测数计算所述角速度检测部 检测到的各角速度和所述加速度检测部检测到的各加速度各自的平均值， 所述旋转半径计算部根据所述平均部进行平均后的各角速度和所述各加速度计算所 述各半径。
22. 根据权利要求19所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述旋转半径计算部根据所述各角速度计算各角加速度，根据计算出的该各角加速度 和所述各加速度计算所述各半径。
23. 根据权利要求22所述的抖动量检测装置，其特征在于， 在所述角加速度的绝对值小于规定的角加速度阈值、所述加速度的绝对值小于规定的 加速度阈值中的至少一方成立时，所述旋转半径计算部将半径设为〇并输出到所述速度计 算部。
24. 根据权利要求19所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述旋转半径计算部将从最新向过去追溯的规定数的半径的平均值输出到所述速度 计算部。
25. 根据权利要求24所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述旋转半径计算部按照所述半径的不同符号计算该半径的平均值，计算正半径的平 均值和负半径的平均值，将符号与该旋转半径计算部计算出的最新半径的符号相同的半径 的平均值输出到所述速度计算部。
26. 根据权利要求25所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述旋转半径计算部对从最新向过去追溯的规定数的半径赋予随着从最新向过去追 溯而减小的权重，按照所述半径的不同符号对该权重进行相加来计算相加权重，设定仅能 够取得针对正半径的相加权重和针对负半径的相加权重中的任意一方的规定的阈值，在该 针对正半径的相加权重和该针对负半径的相加权重中的任意一方为该规定的阈值以上的 情况下，将成为阈值以上的符号的半径输出到所述速度计算部，在该针对正半径的相加权 重和该针对负半径的相加权重均小于阈值的情况下，将半径设为0并输出到所述速度计算 部。
27. 根据权利要求19所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述抖动量检测装置还具有静止状态检测部，该静止状态检测部检测是否处于静止状 态， 在所述静止状态检测部检测到处于静止状态的情况下，所述旋转半径计算部将半径设 为〇并输出到所述速度计算部。
28. 根据权利要求19所述的抖动量检测装置，其特征在于， 在所述偏航角速度检测部的检测值恒定的时间超过规定时间的情况下、或该偏航角速 度检测部的检测值的符号相同的时间超过规定时间的情况下，所述旋转半径计算部在规定 时间内将半径设为〇并输出到所述速度计算部。
29. 根据权利要求19所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述抖动量检测装置还具有： 存储部，其存储与相对于规定的标准方向的所述角速度检测部的倾斜和所述加速度检 测部的倾斜相关的检测部倾斜信息；以及 轴校正部，其从所述存储部中读出所述检测部倾斜信息，对所述角速度检测部的检测 值和所述加速度检测部的检测值进行校正， 所述旋转半径计算部和所述速度计算部使用由所述轴校正部进行校正后的检测值。
30. 根据权利要求19所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述抖动量检测装置还具有加速度重力校正部，该加速度重力校正部根据所述角速度 检测部的检测值检测相对姿态，根据该相对姿态和所述加速度检测部的检测值计算绝对姿 态，根据计算出的该绝对姿态从所述加速度检测部的检测值中去除重力加速度分量， 所述旋转半径计算部使用去除了所述重力加速度分量后的检测值。
31. 根据权利要求19所述的抖动量检测装置，其特征在于， 所述抖动量检测装置还具有： 静止状态检测部，其检测是否处于静止状态； 存储部，其在所述静止状态检测部检测到处于静止状态时，存储所述加速度检测部的 检测值即加速度信息；以及 加速度灵敏度校正信息计算部，其在所存储的所述加速度信息的量足以确定所述加速 度检测部的检测灵敏度的经时变化的情况下，计算所述加速度检测部的检测灵敏度的校正 中使用的灵敏度校正信息。
32. -种摄像装置，其特征在于，该摄像装置具有： 权利要求1所述的抖动量检测装置； 光学系统，其将来自被摄体的光成像为被摄体像； 摄像元件，其将由所述光学系统成像的被摄体像转换为影像信号；以及 驱动部，其在抵消由所述抖动量检测装置检测到的移动量的方向上，驱动所述光学系 统和所述摄像元件中的至少一方。
33. 根据权利要求32所述的摄像装置，其特征在于， 在从所述摄像元件的曝光开始起经过规定时间后，所述旋转半径计算部将所述各半径 设为0并输出到所述速度计算部。
34. -种抖动量检测方法，其特征在于包含以下步骤： 检测绕第1轴的第1角速度； 检测绕与所述第1轴垂直的第2轴的第2角速度； 检测与所述第1轴和所述第2轴垂直的第3轴方向的第3加速度； 根据第1时刻的所述第1角速度、所述第2角速度和所述第3加速度以及第2时刻的 所述第1角速度、所述第2角速度和所述第3加速度，计算绕所述第2轴的旋转运动的第2 半径，并且，计算将绕所述第1轴的旋转运动的第1半径投影到包含所述第1轴和所述第3 轴的平面上得到的第1-3投影半径；以及 根据所述第2半径、所述第1-3投影半径、所述第1角速度、所述第2角速度，计算所述 第3轴方向上的移动量。
35. 根据权利要求34所述的抖动量检测方法，其特征在于， 在根据所述第2半径、所述第1-3投影半径、所述第1角速度、所述第2角速度计算所 述第3轴方向上的移动量的步骤中包含以下步骤： 通过对所述第2角速度乘以所述第2半径，计算所述第3轴方向上的第3速度的第1 分量，并且通过对所述第1角速度乘以所述第1-3投影半径，计算所述第3轴方向上的第3 速度的第2分量； 对所述第3速度的第1分量和所述第3速度的第2分量进行相加，取得第3速度；以及 通过对所述第3速度进行时间积分，计算所述第3轴方向上的移动量。
36. 根据权利要求35所述的抖动量检测方法，其特征在于， 所述第1时刻是不受绕所述第1轴的旋转运动影响的时刻，所述第2时刻是不受绕所 述第2轴的旋转运动影响的时刻， 根据所述第1时刻的所述第2角速度和所述第3加速度计算所述第2半径， 根据所述第2时刻的所述第1角速度和所述第3加速度计算所述第1-3投影半径。
【文档编号】H04N5/232GK104067166SQ201280067370
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2012年1月19日
【发明者】土屋仁司, 田中洁, 竹内寿 申请人:奥林巴斯株式会社