JP2007057981A - 姿勢検出装置、姿勢検出方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像装置の姿勢を検出するための部品を少なくする。
【解決手段】 比較演算処理回路３０７は、第２群レンズ１０５の位置をＰＩＤ制御するための位置制御信号の積分値を、ピッチ方向及びヨー方向のそれぞれについて積分器３０２ｄから取り出す。比較演算処理回路３０７は、取り出したピッチ方向及びヨー方向の位置制御信号の積分値の絶対値を比較して、縦撮り又は横撮りされたのかを判断する。そして、縦撮りされたと判断した場合には、中心位置を０として、前記位置制御信号の積分値の符号を判断し、撮像装置１が、縦撮り方向の２つの向きのうち、どちら向きで撮影されたのかを判断する。一方、横撮りされたと判断した場合には、中心位置を０として、前記位置制御信号の積分値の符号を判断し、撮像装置１が、横撮り方向の２つの向きのうち、どちら向きで撮影されたのかを判断する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、姿勢検出装置、姿勢検出方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、撮像装置の姿勢を検出するために用いて好適なものである。

近年、デジタルスチルカメラ等の撮像装置では、小型化、軽量化、光学ズームの高倍率化が進んでいる。このことから、デジタルスチルカメラ等の撮像装置の使い勝手が格段に向上した。しかしながら、撮像装置の小型化、軽量化、光学ズームの高倍率化は、撮影時に手ぶれが生じると、安定した画像が得られなくなる原因になっていた。

このため、手ぶれによるトラブルを少なくする手ぶれ補正装置を搭載するカメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオ、及びデジタルビデオカメラ等が多く開発され、既に商品化されている。手ぶれ補正装置では、補正レンズ群を光軸と垂直な２方向に動かすことにより、ユーザによる手ぶれを補正し、安定な画像を得る方法が一般的に使用されている（特許文献１を参照）。

一方、縦撮りした画像を自動的に９０°回転して天地を合わせる処理を行う機能を持つデジタルスチルカメラ等も実現している（特許文献２を参照）。このようにすれば、撮影された画像を撮像装置に設けられた液晶画面などの画像表示手段でプレビューしたり、撮影された画像をパソコンに取り込んで確認したりする際に、ユーザが見易いようにすることができる。さらに、撮影時の姿勢によってホワイトバランスや露出補正等の画像補正値を変化させるような処理を行う機能を持つデジタルスチルカメラ等も実現している。このように、撮影された画像が縦撮りされたものなのか、それとも正立位置で撮影されたものなのかを検知し、検知した情報を利用してユーザの利便性を向上させるための処理を行うことへの需要が高まっている。

特開２００１−４８９７号公報 特開２００４−４０４９６号公報

しかしながら、従来の技術では、撮影時の姿勢を検知するには、撮像装置の姿勢を検知するためのセンサが別に必要になる。ところが、前述したように撮像装置は小型化が望まれているので、このセンサの配置位置が限られてくる。すなわち、撮像装置の姿勢を検知するセンサを撮像装置に配置しようとすると、レイアウト上の制約が生じる。
以上のように従来の技術では、撮影時の姿勢を検知するには、撮像装置の姿勢を検知するためのセンサが必要であることから、種々の制約が生じてしまうという問題点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、撮像装置の姿勢を検出するための部品を少なくすることを目的とする。

本発明の姿勢検出装置は、撮像装置の振れを補正するためのレンズと、前記レンズの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段により検出されたレンズの位置に関する信号と、前記レンズの目標位置に関する信号とを用いて、前記レンズの重力による移動量を補正するための信号を生成する信号処理手段と、前記信号処理手段により生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知する姿勢検知手段とを有することを特徴とする。
本発明のレンズ鏡筒は、前記姿勢検出装置と、被写体を撮像する撮像手段とを有することを特徴とする。
本発明の撮像装置は、前記姿勢検出装置と、被写体を撮像する撮像手段とを有することを特徴とする。

本発明の姿勢検出方法は、撮像装置の振れを補正するためのレンズの位置を検出する位置検出ステップと、前記位置検出ステップにより検出されたレンズの位置に関する信号と、前記レンズの目標位置に関する信号とを用いて、前記レンズの重力による移動量を補正するための信号を生成する信号処理ステップと、前記信号処理ステップにより生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知する姿勢検知ステップとを有することを特徴とする。

本発明のコンピュータプログラムは、撮像装置の振れを補正するためのレンズの位置を検出する位置検出ステップと、前記位置検出ステップにより検出されたレンズの位置に関する信号と、前記レンズの目標位置に関する信号とを用いて、前記レンズの重力による移動量を補正するための信号を生成する信号処理ステップと、前記信号処理ステップにより生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知する姿勢検知ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、レンズの重力による移動量を補正するための信号を、レンズの重力による移動量を補償するためだけでなく、前記撮像装置の姿勢を検知するためにも利用するようにしたので、撮像装置の姿勢を検知するために、センサを新たに設ける必要がなくなる、これにより、撮像装置の姿勢を検出するための部品を少なくすることができ、装置の小型化と、コストダウンとを実現することができる。

（第１の実施形態）
次に、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、撮影レンズ鏡筒が取り付けられた撮像装置の外観構成の一例を示す図である。
撮像装置１の背面には、液晶表示パネルが表示されており、ユーザは、撮影レンズ鏡筒２で得られた画像データをこの液晶表示パネルでプレビューすることができるようになっている。ユーザは、この液晶表示パネルを見て所望の画像が得られたらレリーズボタン３を全押しする。そうすると、撮像装置１は、その画像に基づく画像データを生成して記録媒体に記憶する。
撮影レンズ鏡筒２は、撮像装置１に取り付けられて、被写体を撮像する。本実施形態では、撮影レンズ鏡筒２は、固定筒１１０と、２段カム筒１０９と、１群鏡筒１０８とを備えて構成されている。また、撮影レンズ鏡筒２には、取り付けられた撮像装置１の姿勢を検出する姿勢検出装置が設けられている。

図２は、この姿勢検出装置が配設された撮影レンズ鏡筒２の構成の概略の一例を示す断面図である。
図２において、撮像素子１０１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）である。鏡筒取り付け地板１０２は、撮像素子１０１や、後述の鏡筒を構成する各部品を保持する。光学ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１０３は、水晶の複屈折効果を利用して、輝度モアレや偽色の発生を防止する。
本実施形態では、撮影レンズ鏡筒２の光学系は、２段沈胴の３群構成である。具体的に、第１群レンズ１０４がコンペンセータレンズ、第２群レンズ１０５がバリエータレンズ、第３群レンズ１０６がフォーカスモータ１１２を用いて駆動されるフォーカシングレンズという構成である。
第１群レンズ１０４と、第２群レンズ１０５との間には、絞り・シャッター機構１０７が配置されている。絞り・シャッター機構１０７は、撮影時における光量等を制限する絞りと、露出時間を制御するシャッターとを備えている。この絞り・シャッター機構１０７は、ユーザの操作に基づく変倍動作に伴って、不図示のカム機構により、光軸Ｉ方向に移動する。

また、本実施形態においては、撮影レンズ鏡筒２が取り付けられている撮像装置１の振れに応じて、第２群レンズ１０５が、光軸Ｉと垂直方向に微小移動するように、防振ユニット２００が構成されている。
ここで、防振ユニット２００について詳細に説明する。図３は、防振ユニット２００の構成の一例を示し、防振ユニット２００が分解された様子を示す斜視図である。また、図４は、防振ユニット２００の構成の概略の一例を示す断面図である。なお、図４では、説明の都合上、防振ユニット２００の構造のうち、防振動作するための主要な構造のみを簡略化して示している。

防振地板２０１には、その外周に光軸Ｉを中心としてほぼ１２０度間隔を置いて３本のガイドピンが圧入あるいは接着等により一体に突設されている。このガイドピンによって、防振ユニット２００全体が、撮影レンズ鏡筒２の内面に切られたカム溝１０９ａと摺接されるようになっており、カム筒１０９の回転動作に伴い、光軸Ｉ方向に移動する。

さらに、防振地板２０１には、互いに直交して配置したマグネット２０３ａ、２０３ｂと、それに接触するように互いに対向して配置されたバックヨーク２０４ａ、２０４ｂとが固定されている。また、上ヨーク２０５ａ、２０５ｂもマグネット２０３ａ、２０３ｂと一定間隔を有するように２群保持枠２０２に固定されている。これらの固定は接着によるものであっても、マグネット２０３ａ、２０３ｂと上ヨーク２０５ａ、２０５ｂとの間に生じる磁気付勢力によるものであってもよい。これらの間には互いに対向して配置されたコイル２０６ａ、２０６ｂが設けられている。コイル２０６ａ、２０６ｂは、２群保持枠２０２と一体となって保持されている。このように構成されたコイル２０６ａ、２０６ｂに通電することで電磁力が発生し、第２群レンズ１０５を光軸Ｉに垂直な方向に移動するための力が発生する。

また、防振地板２０１には、３枚の金属板２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃが矩形穴形状にはめ込まれている。２群保持枠２０２には、金属板２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃと、それぞれ互いに対向して配置された金属板２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃとが固定されている。金属板２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃと、金属板２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃとの間には、金属球２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃが挟まれている。これら金属板２０７、２０８及び金属球２０９は、表面が滑らかに加工されたものであるのが好ましい。これら金属板２０７、２０８及び金属球２０９の摺動によって、２群保持枠２０２が、防振地板２０１に対して滑らかに移動することができるからである。

また、２群保持枠２０２には、ピッチ方向（垂直方向）と、ヨー方向（水平方向）とのそれぞれにおいて各２箇所、計４箇所の突起部が設けられている。それに対して、防振地板２０１には、前記突起形状に対して壁となる壁部が４箇所設けられている。この壁部によって、２群保持枠２０２の移動量を規制している。

次に、レンズ群が駆動した時の光軸Ｉに垂直な方向に対する防振ユニット２００（第２群レンズ１０５）の位置を検出する位置検出器について説明する。
マグネット２１０ａ、２１０ｂには、位置検出のためにヨークが接触している。また、マグネット２１０ａ、２１０ｂは、互いに直交して配置され、且つ２群保持枠２０２の駆動方向に磁気勾配を持つように着磁されている。さらにマグネット２１０ａ、２１０ｂは、センサマグネットホルダ２１１に保持されている。

ホール素子２１２ａ、２１２ｂは、マグネット２１０ａ、２１０ｂと対向した位置に、ある間隙を設けて互いに直交して配置されている。センサホルダ２１３は、ホール素子２１２ａ、２１２ｂを保持する。センサホルダ２１３自身は、防振地板２０１に保持されている。なお、第２群レンズ１０５の位置を検出する方法は、必ずしもホール素子２１２ａ、２１２ｂを用いる方式に限定されるものではないということは言うまでもない。例えば、ＰＳＤ（位置検出素子）とｉＲＥＤ（赤外発光ダイオード）との間に、ｉＲＥＤからの光束を制限するためのスリット板を設け、このスリット板の移動によって移動するＰＳＤ上の光の位置を検出する方式のもの等、様々な方式のものを用いることができる。
また、押え板金２１４は、ホール素子２１２ａ、２１２ｂ及び不図示のフレキシブル基板を押えて保持するためのものである。押え板金２１５もまた、不図示のフレキシブル基板及びバックヨーク２０４ａ、２０４ｂを保持するためのものである。

このように構成された防振ユニット２００は、絞り・シャッター機構１０７と、３群鏡筒１１１との間に配置される。なお、本実施形態では、第２群レンズ１０５を保持する２群保持枠２０２を光軸Ｉと垂直方向に駆動するために、ボイスコイルモータを用いている。ただし、ボイスコイルモータ以外のアクチュエータを用いてもよいことは言うまでもない。例えば、パルスモータやブラシレスモータ等のＤＣモータや、超音波モータ等の圧電モータを用いることができる。

続いて、本実施形態における姿勢検出装置の構成の一例を、図５を参照しながら説明する。
図５において、ＩＳマイコン３０１は、姿勢検出装置を含む撮影レンズ鏡筒２を統括制御するためのものである。
ドライバ３０２は、防振ユニット２００に含まれるコイル２０６ａ、２０６ｂを駆動するための駆動信号を生成するためのものである。アンプ（ＡＭＰ）３０４は、ホール素子２１２ａ、２１２ｂから出力された第２群レンズ１０５の位置を示す現在位置信号を増幅するためのものである。ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３０５は、アンプ３０４で増幅された信号の通過帯域を制限するためのものである。ローパスフィルタ３０５を通過した現在位置信号は、デジタル信号に変換されてからＩＳマイコン３０１で処理される。

振れ検出装置３０３は、撮影レンズ鏡筒２が取り付けられている撮像装置１の振れを検出するためのものである。この振れ検出装置３０３は、ＩＳマイコン３０１に接続されている。具体的にこの振れ検出装置３０３は、例えばジャイロセンサを用いて構成される。なお、図２に示した断面図では、この振れ検出装置３０３が表れていないが、振れ検出装置３０３は、撮影レンズ鏡筒２に設けられている。

ジャイロフィルタ処理回路３０８は、振れ検出装置３０３で検出された撮像装置１の振れを示す振れ信号を入力し、入力した振れ信号に対してフィルタ処理を施し、フィルタ処理を施した振れ信号をデジタル信号に変換する。そして、例えば、そのデジタル信号と、焦点距離を検出するためのズームエンコーダを用いて検出される焦点距離と、被写体までの距離を検出するためのエンコーダを用いて検出される被写体距離と、第１〜第３群レンズ１０４〜１０６の仕様等を示すレンズデータとを用いて、第２群レンズ１０５の目標位置を示す目標位置信号を生成する。

減算器３０６は、ローパスフィルタ３０５から入力された現在位置信号から、ジャイロフィルタ処理回路３０８から入力された目標位置信号を減算する。
信号処理回路３０２は、減算器３０６から出力された信号を用いて、撮影レンズ鏡筒２が取り付けられている撮像装置１の姿勢を検出すると共に、その撮像装置１における振れ（手ぶれ）に応じた第２レンズ群１０５の移動量を検出する。

具体的に信号処理回路３０２は、乗算器３０２ａ〜３０２ｃと、積分器３０２ｄと、微分器３０２ｅと、加算器３０２ｆと、ＤＡ変換器３０２ｇとを備えており、ＰＩＤ制御を実行する回路である。
乗算器３０２ａは、減算器３０６から出力された信号に比例係数Ｋｐを乗算する。
積分器３０２ｄは、減算器３０６から出力された信号と、その信号の１サンプリング前に減算器３０６から出力された信号とを加算して積分動作を行う。乗算器３０２ｂは、積分器３０２ｄから出力された信号に積分係数Ｋｉを乗算する。

微分器３０２ｅは、減算器３０６から出力された信号と、その信号の１サンプリング前に減算器３０６から出力された信号とを減算して微分動作を行う。乗算器３０２ｂは、微分器３０２ｅから出力された信号に微分係数Ｋｄを乗算する。なお、図５において、ｚは、ｚ変換を表し、ｚ^-1は、１サンプリング前の情報を表す。
加算器３０２ｆは、乗算器３０２ａ〜３０２ｃから出力された信号を加算する。
ＤＡ変換器３０２ｇは、加算器３０２ｆで加算された信号をアナログ信号に変換する。このアナログ信号が、前記駆動信号となりドライバ３０４に出力される。

比較演算処理回路３０７は、積分器３０２ｄで積分動作が行われることにより得られるピッチ方向における積分値と、ヨー方向における積分値とを比較し、比較した結果を用いて、撮影レンズ鏡筒２が取り付けられている撮像装置１の姿勢を検出し、検出した結果を示す姿勢信号Ｓを、例えば撮像装置１に配設されたカメラマイコン３１０に出力する。なお、撮像装置１には、レリーズスイッチ３１１等の操作部が設けられている。このレリーズスイッチ３１１は、レリーズボタン３がユーザにより半押しされると、撮影準備動作の開始をカメラマイコン３１０に要求する。また、レリーズスイッチ３１１は、レリーズボタン３がユーザにより全押しされると、撮影（露光）動作の開始をカメラマイコン３１０に要求する。

以上の構成において、振れ検出装置３０３により検出された撮像装置１の振れを示す振れ信号が、ＩＳマイコン３０１に入力される。そして、位置信号処理回路３０２は、その振れ信号により示される撮像装置１の振れが打ち消されるように、防振ユニット２００に含まれるコイル２０６ａ、２０６ｂを駆動するための駆動信号を生成する。この駆動信号は、ドライバ３０４を介してコイル２０６ａ、２０６ｂに通電され、第２群レンズ１０５にフィードバックされる。

以上のようにして防振システムが構成される。なお、防振システムを構成する部分のうち、ホール素子２１２、コイル２０６、信号処理回路３０２、振れ検出装置３０３、アンプ３０４、ローパスフィルタ３０５、及びジャイロフィルタ処理回路３０８については、前述した位置検出器に対応して、ピッチ方向における処理を担当するものと、ヨー方向における処理を担当するものとの２セットが配置されている。

ここで、本実施形態の要点の一つについて説明する。すなわち、前述したように、位置信号処理回路３０２で行われるＰＩＤ制御で生成された信号のうち、積分器３０２ｄで積分動作が行われることにより得られる信号（積分値）を取り出し、取り出した積分値を撮像装置１全体の姿勢を判断するのに利用する原理を説明する。

大概の撮影姿勢においては、防振レンズである第２群レンズ１０５の位置は常に重力の影響を受ける。したがって、第２群レンズ１０５の位置を制御するための位置制御信号（本実施形態では、減算器３０６から出力される信号）の積分値は、重力の作用による第２群レンズ１０５の移動分の補償量と比例している。
つまり、第２群レンズ１０５が重力の影響を大きく受ける程、前記補償量は大きくなるから、第２群レンズ１０５が重力の影響を大きく受ける程、前記位置制御信号の積分値は大きくなる。そこで、この積分値を比較演算処理回路３０７で比較演算処理をして、撮像装置１の姿勢を判別し、判別した結果を撮像装置１の姿勢を示す姿勢信号Ｓとして撮像装置１に出力する。出力された姿勢信号Ｓは、画像補正や、画像表示の際の傾き補正を撮像装置１で行う場合の判断基準となる。

次に、図６のフローチャートを参照しながら、前記位置制御信号の積分値から撮像装置１の姿勢を判断する際のＩＳマイコン３０１の動作の一例を説明する。
まず、積分器３０２ｄは、前記位置制御信号について積分処理する（ステップＳ４０１）。前述したように、ピッチ方向及びヨー方向のそれぞれについて、前記位置制御信号の積分値が得られる。

次に、比較演算処理回路３０７は、ピッチ方向及びヨー方向における前記位置制御信号の積分値の絶対値を比較する（ステップＳ４０２）。このとき、前記ピッチ方向における位置制御信号の絶対値が、前記ヨー方向における位置制御信号の絶対値よりも大きければ（ステップＳ４０２のＹＥＳ）、撮像装置１は、縦撮りしていることになる。

次に、比較演算処理回路３０７は、前記位置制御信号の積分値について、中心位置を０とした場合の符号を判断し、撮像装置１が、縦撮り方向の２つの向きのうち、どちらを向いて撮影されたのか（撮像装置１のどの方向に重力が作用しているのか）を判断する（ステップＳ４０３）。前記ヨー方向における位置制御信号の絶対値が、前記ピッチ方向における位置制御信号の絶対値よりも大きい場合（ステップＳ４０２のＮＯの場合）も同様に、比較演算処理回路３０７は、前記位置制御信号の積分値の符号を判断し、撮像装置１が、横撮り方向の２つの向きのうち、どちらを向いて撮影されたのか（撮像装置１のどの方向に重力が作用しているのか）を判断する（ステップＳ４０４）。

このようにして、比較演算処理回路３０７は、４方向の姿勢のうち、撮像装置１がどの方向を向いて撮像されたのかを判断し、判断した結果に基づいて姿勢信号Ｓを生成して、撮像装置１に設けられたカメラマイコン３１０に出力する（ステップＳ４０５〜Ｓ４０８）。図６に示す例では、姿勢信号Ｓが「１」〜「４」の何れかの値を示すようにすることにより、撮像装置１の方向を特定することができるようにしている。
以上のようにして姿勢信号Ｓが出力されると、撮像装置１に設けられたカメラマイコン３１０は、例えば、姿勢信号Ｓを撮像された画像データに付加し、その姿勢信号Ｓを用いて画像処理を行ったり、画像の表示の向きに補正をかけたりする。

以上のように本実施形態では、比較演算処理回路３０７は、第２群レンズ１０５の位置をＰＩＤ制御するための位置制御信号の積分値を、ピッチ方向及びヨー方向のそれぞれについて積分器３０２ｄから取り出す。比較演算処理回路３０７は、取り出したピッチ方向及びヨー方向の位置制御信号の積分値の絶対値を比較して、縦撮り又は横撮りされたのかを判断する。そして、縦撮りされたと判断した場合には、中心位置を０（ゼロ）として、前記位置制御信号の積分値の符号を判断し、撮像装置１が、縦撮り方向の２つの向きのうち、どちら向きで撮影されたのかを判断する。一方、横撮りされたと判断した場合には、中心位置を０（ゼロ）として、前記位置制御信号の積分値の符号を判断し、撮像装置１が、横撮り方向の２つの向きのうち、どちら向きで撮影されたのかを判断する。
以上のようにすることで、撮像装置１の姿勢を検知するための特別なセンサを新たに設けなくても、撮像装置１の姿勢を正確に検知することができる。

なお、本実施形態では、前述したように、前記ピッチ方向及びヨー方向の位置制御信号の積分値の絶対値を比較した結果と、前記位置制御信号の符号とに基づいて撮像装置１の姿勢を判断するようにした。しかしながら、前記位置制御信号を用いて撮像装置１の姿勢を判断する方法はこのような方法に限定されない。例えば、前記ピッチ方向及びヨー方向の位置制御信号の積分値に対するしきい値を、ＩＳマイコン３０１に設けられたＲＯＭに記録しておき、前記ピッチ方向及びヨー方向の位置制御信号の積分値と、しきい値とを比較する演算を行うようにしてもよい。この場合、しきい値は、前述した４つの姿勢のそれぞれについて設けるようにするのが好ましい。

また、本実施形態では、防振ユニット２００における防振制御機能（手ぶれを補償する機能）をオン（ＯＮ）している場合を例に挙げて説明したが、この防振制御機能をオフ（ＯＦＦ）して、防振制御を行っていないときにも撮像装置１の姿勢を判断することができる。本実施形態の撮像装置１においては、防振制御を行わないと判断した場合には、所望の光学性能を得るために、第２群レンズ１０５が常に光軸Ｉの中心に位置するように、第２群レンズ１０５の位置制御を行う。すなわち、防振制御機能をオンした場合とオフした場合とでは、前述した目標位置信号が異なるだけである。したがって、防振制御を行っていないときにも、前記位置制御信号の積分値は出力されるので、防振制御を行っているときと同様に、その位置制御信号の積分値を撮像装置１の姿勢を判断するのに用いることができる。

さらに、本実施形態では、撮影レンズ鏡筒２が撮像装置１に取り付けられる場合を例に挙げて説明したが、撮影レンズ鏡筒２が撮像装置１と一体化していてもよい。また、図１に示したレリーズボタン３以外の操作子が撮像装置１や撮影レンズ鏡筒２に設けられてもよいということは言うまでもない。
また、本実施形態のように、撮影レンズ鏡筒２が撮像装置１に取り付けられる構成である場合、撮影レンズ鏡筒２における信号処理部（例えば比較演算処理回路３０７）が、撮像装置１側（例えばカメラマイコン３１０）に設けられているようにしてもよい。

また、ＩＳマイコン３０１は、撮影レンズ鏡筒２を制御するためのプログラムを記録したＲＯＭと、そのプログラムを実行するＣＰＵと、ＣＰＵがプログラムを実行する際のワークエリア等となるＲＡＭとを有している。よって、前述したＩＳマイコン３０１の構成の一部又は全部をソフトウェアにより実現することも可能である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態と前述した第１の実施形態とは、前記位置制御信号の積分値を姿勢信号Ｓとして採用するタイミングが異なるだけである。したがって、以下の説明において、第１の実施形態と同一の部分については、図２〜図６に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図７は、ホール素子２１２の出力と、積分器３０２ｄにおける積分動作により得られる前記位置制御信号の積分値との時間に対する変化の一例を示した図である。

第２群レンズ１０５が、前記目標位置信号に基づく目標値６０１の位置まで駆動されるまでの間の時間は、前記位置制御信号の積分値６０２自体も安定していない。このとき、撮像素子１０１の姿勢も変動する可能性も高い。それに対して、ある程度ホール素子２１２の出力６０３が目標値６０１近辺で安定している期間は、前記位置制御信号の積分値６０２も安定し、撮像装置１の姿勢も安定している状態にあるといえる。つまり、この撮像装置１が安定している期間に、撮像装置１の姿勢を判断できる状態にすれば、撮像装置１の姿勢を誤って検知してしまうことを防ぐことが出来る。

そのために、本実施形態では、比較演算処理回路３０７は、ホール素子２１２の出力６０３と、目標値６０１との差が所定値以下の場合にのみ、前記位置制御信号の積分値６０２を判別し、撮像装置１の姿勢を判断するようにする。このようにすることによって、より一層精度の高い姿勢検知を行うことが出来る。

なお、前記位置制御信号の積分値６０２が出力されてから、安定するまでの時間が予め推測できる場合には、その時間を予め記憶しておき、前記位置制御信号の積分値６０２が出力されてから、記憶しておいた時間が経過してから、前記位置制御信号の積分値６０２を判別し、撮像装置１の姿勢を判断するようにしてもよい。
また、前記位置制御信号の積分値６０２の変動が閾値以下になってから、前記位置制御信号の積分値６０２を判別し、撮像装置１の姿勢を判断するようにしてもよい。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態と前述した第１及び第２の実施形態とは、前記位置制御信号の積分値を姿勢信号Ｓとして採用するタイミングが異なるだけである。したがって、以下の説明において、第１及び第２の実施形態と同一の部分については、図２〜図７に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。

前述したように、撮像装置１にはレリーズスイッチ３１１が設けられている。本実施形態では、レリーズボタン３が半押しされると撮影準備動作の開始をカメラマイコン３１０に要求する第１のスイッチＳＷ１と、レリーズボタン３が全押しされると、撮影（露光）動作の開始をカメラマイコン３１０に要求する第２のスイッチＳＷ２とをレリーズスイッチ３１１が有している。

そして、第１のスイッチＳＷ１又は第２のスイッチＳＷ２によりレリーズボタン３の操作が検出されてから、前記位置制御信号の積分値６０２の判断を、第１及び第２の実施形態と同様にして行う。このようにすることにより、撮影時には、第２群レンズ１０５がほぼ目標値６０１に基づく位置に達している状態であり、前記位置制御信号の積分値６０２も安定する。したがって、撮影時の撮像装置１の姿勢についてより確実に判断することが出来る。

次に、図８のフローチャートを参照しながら、前記位置制御信号の積分値から撮像装置１の姿勢を判断する際のＩＳマイコン３０１及びカメラマイコン３１０の動作の一例を説明する。
まず、カメラマイコン３１０は、レリーズスイッチ３１１の第１のスイッチＳＷ１により、レリーズボタン３が半押しされたことが検出されるまで待機する（ステップＳ６０１）。レリーズボタン３が半押しされると、比較演算処理回路３０７は、前記位置制御信号の積分値を判別し、判別した結果に基づいて姿勢信号Ｓを生成する処理を行う（ステップＳ６０２）。この処理は、例えば、図６に示したステップＳ４０２〜Ｓ４０８を行うことにより実現される。

次に、比較演算処理回路３０７は、ステップＳ６０２で生成した姿勢信号Ｓをカメラマイコン３１０に出力する。
次に、カメラマイコン３１０は、レリーズスイッチ３１１の第２のスイッチＳＷ２により、レリーズボタン３が全押しされたことが検出されたか否かを判断する（ステップＳ６０４）。この判断の結果、レリーズボタン３が全押しされたことが検出されなければ（ステップＳ６０４のＮＯ）、検出されるまでステップＳ６０１〜Ｓ６０４を繰り返し行う。

一方、レリーズボタン３が全押しされたことが検出されると、カメラマイコン３１０は、撮影された画像データに姿勢信号Ｓを付与する（ステップＳ６０５）。

以上のように、第１のスイッチＳＷ１によりレリーズボタン３が半押しされ、撮影準備動作が行われている時間に、前記位置制御信号の積分値を判別して撮像装置１の姿勢を検出しておき、第２のスイッチＳＷ２によりレリーズボタン３が全押しされ、撮影（露光）動作が開始されてから撮像装置１の姿勢を確定するようにしたので、撮影時の撮像装置１の姿勢についてより確実に判断することができると共に、処理時間や計算負荷を軽減させることができ、撮像装置１の姿勢を、効率よく且つ精度よく検出することができる。

なお、本実施形態では、第１のスイッチＳＷ１によりレリーズボタン３が半押しされ、撮影準備動作が行われている時間に、前記位置制御信号の積分値を判別して処理時間や計算負荷を軽減させるようにした。しかしながら、より高い精度で撮像装置１の姿勢を検出する場合には、第２のスイッチＳＷ２によりレリーズボタン３が全押しされたことが検出されてから、前記位置制御信号の積分値を判別するようにしてもよい。

（本発明の他の実施形態）
前述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、前記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。

また、この場合、前記ソフトウェアのプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、前述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して前述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。

さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。

なお、前述した各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明の第１の実施形態を示し、撮影レンズ鏡筒が取り付けられた撮像装置の外観構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示し、撮影レンズ鏡筒の構成の概略の一例を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態を示し、防振ユニットの構成の一例を示し、防振ユニットが分解された様子を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態を示し、防振ユニットの構成の概略の一例を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態を示し、姿勢検出装置の構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示し位置制御信号の積分値から撮像装置の姿勢を判断する際のＩＳマイコンの動作の一例を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態を示し、ホール素子の出力と、積分器における積分動作により得られる前記位置制御信号の積分値との時間に対する変化の一例を示した図である。 本発明の第３の実施形態を示し、位置制御信号の積分値から撮像装置の姿勢を判断する際のＩＳマイコン及びカメラマイコンの動作の一例を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 撮像装置
２ 撮影レンズ鏡筒
３ レリーズボタン
１０１ 撮像素子
１０２ 鏡筒取り付け地板
１０３ 光学ローパスフィルタ
１０４ 第１群レンズ
１０５ 第２群レンズ
１０６ 第３群レンズ
１０７ 絞り・シャッター機構
１０８ １群鏡筒
１０９ ２群カム筒
１１０ 固定筒
１１１ ３群鏡筒
１１２ フォーカスモータ
２０１ 防振地板
２０２ ２群保持枠
２０３ マグネット
２０４ バックヨーク
２０５ 上ヨーク
２０６ コイル
２０７、２０８ 金属板
２０９ 金属球
２１０ マグネット
２１１ センサマグネットホルダ
２１２ ホール素子
２１３ センサホルダ
２１４、２１５ 押え板金
３０１ ＩＳマイコン
３０２ 位置信号処理回路
３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ 乗算器
３０２ｄ 積分器
３０２ｅ 微分器
３０２ｆ 加算器
３０３ 振れ検出装置
３０４ ドライバ
３０６ 減算器
３０７ 比較演算処理回路
３０８ ジャイロフィルタ処理回路
３１０ カメラマイコン
３１１ レリーズスイッチ

Claims (25)

1. 撮像装置の振れを補正するためのレンズと、
   前記レンズの位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段により検出されたレンズの位置に関する信号と、前記レンズの目標位置に関する信号とを用いて、前記レンズの重力による移動量を補正するための信号を生成する信号処理手段と、
   前記信号処理手段により生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知する姿勢検知手段とを有することを特徴とする姿勢検出装置。
2. 撮像装置の振れを検出する振れ検出手段を有し、
   前記レンズの目標位置に関する信号は、前記振れ検出手段により検出された撮像装置の振れに関する信号であることを特徴とする請求項１に記載の姿勢検出装置。
3. 前記撮像装置の振れを検出する振れ検出手段と、
   前記撮像装置の振れに基づく前記レンズの位置のずれを補正するか否かを判定する判定手段とを有し、
   前記信号処理手段は、前記判定手段により、前記レンズの位置のずれを補正すると判定された場合には、前記位置検出手段により検出されたレンズの位置に関する信号と、前記振れ検出手段により検出された撮像装置の振れに関する信号とを用いて、前記レンズの重力による移動量を補正するための信号を生成し、
   前記判定手段により、前記レンズの位置のずれを補正しないと判定された場合には、前記位置検出手段により検出されたレンズの位置に関する信号と、前記レンズの所定位置に関する信号とを用いて、前記レンズの重力による移動量を補正するための信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の姿勢検出装置。
4. 前記信号処理手段は、前記位置検出手段により検出されたレンズの位置を示す信号と、前記レンズの目標位置に関する信号とを用いて、前記レンズの位置を制御するための位置制御信号を生成し、生成した位置制御信号に対して、比例動作、積分動作、及び微分動作を行ってＰＩＤ制御を実行し、
   前記姿勢検知手段は、前記積分動作が行われた位置制御信号を、前記レンズの重力による移動量を補正するための信号として用いて、前記撮像装置の姿勢を検知することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の姿勢検出装置。
5. 前記位置制御信号は、光軸と直交する面内で互いに直交する２方向の値を有し、
   前記姿勢検知手段は、前記積分動作が行われた位置制御信号における前記２方向の値を比較すると共に、前記レンズの所定位置を基準として、前記積分動作が行われた位置制御信号の符号を求め、前記比較した結果と、前記求めた結果とを用いて、前記撮像装置の姿勢を検知することを特徴とする請求項４に記載の姿勢検出装置。
6. 前記積分動作が行われた位置制御信号に対するしきい値を記録する記録手段を有し、
   前記位置制御信号と、前記記録手段により記録されるしきい値は、光軸と直交する面内で互いに直交する２方向の値を有し、
   前記姿勢検知手段は、前記積分動作が行われた位置制御信号の値と、前記記録手段により記録されたしきい値とを比較し、比較した結果を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知することを特徴とする請求項４に記載の姿勢検出装置。
7. 前記姿勢検知手段により検知された撮像装置の姿勢を表す姿勢信号を撮像データに付与する付与手段を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の姿勢検出装置。
8. 前記姿勢検知手段は、前記位置検出手段により検出されたレンズの位置に関する信号と、前記レンズの目標位置に関する信号との差が所定値以下である場合に限り、前記信号処理手段により生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の姿勢検出装置。
9. 前記姿勢検知手段は、前記積分動作が開始されてから一定の時間が経過した後に、前記信号処理手段により生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の姿勢検出装置。
10. 前記姿勢検知手段は、前記撮像装置に撮影準備動作を開始させるためにユーザにより操作される第１のスイッチ、又は前記撮像装置に露光動作を開始させるためにユーザにより操作される第２のスイッチが操作されると、前記信号処理手段により生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の姿勢検出装置。
11. 前記姿勢検知手段により検知された撮像装置の姿勢を表す姿勢信号を撮像データに付与する付与手段を有し、
    前記姿勢検知手段は、前記撮像装置に撮影準備動作を開始させるためにユーザにより操作される第１のスイッチが操作されると、前記信号処理手段により生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知し、
    前記付与手段は、前記撮像装置に露光動作を開始させるためにユーザにより操作される第２のスイッチが操作されると、前記姿勢検知手段により検知された撮像装置の姿勢を表す姿勢信号を撮像データに付与する請求項１〜７の何れか１項に記載の姿勢検出装置。
12. 前記請求項１〜１１の何れか１項に記載の姿勢検出装置と、被写体を撮像する撮像手段とを有することを特徴とするレンズ鏡筒。
13. 前記請求項１〜１１の何れか１項に記載の姿勢検出装置と、被写体を撮像する撮像手段とを有することを特徴とする撮像装置。
14. 撮像装置の振れを補正するためのレンズの位置を検出する位置検出ステップと、
    前記位置検出ステップにより検出されたレンズの位置に関する信号と、前記レンズの目標位置に関する信号とを用いて、前記レンズの重力による移動量を補正するための信号を生成する信号処理ステップと、
    前記信号処理ステップにより生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知する姿勢検知ステップとを有することを特徴とする姿勢検出方法。
15. 撮像装置の振れを検出する振れ検出ステップを有し、
    前記レンズの目標位置に関する信号は、前記振れ検出ステップにより検出された撮像装置の振れに関する信号であることを特徴とする請求項１４に記載の姿勢検出方法。
16. 前記撮像装置の振れを検出する振れ検出ステップと、
    前記撮像装置の振れに基づく前記レンズの位置のずれを補正するか否かを判定する判定ステップとを有し、
    前記信号処理ステップは、前記判定ステップにより、前記レンズの位置のずれを補正すると判定された場合には、前記位置検出ステップにより検出されたレンズの位置に関する信号と、前記振れ検出ステップにより検出された撮像装置の振れに関する信号とを用いて、前記レンズの重力による移動量を補正するための信号を生成し、
    前記判定ステップにより、前記レンズの位置のずれを補正しないと判定された場合には、前記位置検出ステップにより検出されたレンズの位置に関する信号と、前記レンズの所定位置に関する信号とを用いて、前記レンズの重力による移動量を補正するための信号を生成することを特徴とする請求項１４に記載の姿勢検出方法。
17. 前記信号処理ステップは、前記位置検出ステップにより検出されたレンズの位置を示す信号と、前記レンズの目標位置に関する信号とを用いて、前記レンズの位置を制御するための位置制御信号を生成し、生成した位置制御信号に対して、比例動作、積分動作、及び微分動作を行ってＰＩＤ制御を実行し、
    前記姿勢検知ステップは、前記積分動作が行われた位置制御信号を、前記レンズの重力による移動量を補正するための信号として用いて、前記撮像装置の姿勢を検知することを特徴とする請求項１４〜１６の何れか１項に記載の姿勢検出方法。
18. 前記位置制御信号は、光軸と直交する面内で互いに直交する２方向の値を有し、
    前記姿勢検知ステップは、前記積分動作が行われた位置制御信号における前記２方向の値を比較すると共に、前記レンズの所定位置を基準として、前記積分動作が行われた位置制御信号の符号を求め、前記比較した結果と、前記求めた結果とを用いて、前記撮像装置の姿勢を検知することを特徴とする請求項１７に記載の姿勢検出方法。
19. 前記積分動作が行われた位置制御信号に対するしきい値を記録する記録ステップを有し、
    前記位置制御信号と、前記記録ステップにより記録されるしきい値は、光軸と直交する面内で互いに直交する２方向の値を有し、
    前記姿勢検知ステップは、前記積分動作が行われた位置制御信号の値と、前記記録ステップにより記録されたしきい値とを比較し、比較した結果を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知することを特徴とする請求項１７に記載の姿勢検出方法。
20. 前記姿勢検知ステップにより検知された撮像装置の姿勢を表す姿勢信号を撮像データに付与する付与ステップを有することを特徴とする請求項１４〜１９の何れか１項に記載の姿勢検出方法。
21. 前記姿勢検知ステップは、前記位置検出ステップにより検出されたレンズの位置に関する信号と、前記レンズの目標位置に関する信号との差が所定値以下である場合に限り、前記信号処理ステップにより生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知することを特徴とする請求項１４〜２０の何れか１項に記載の姿勢検出方法。
22. 前記姿勢検知ステップは、前記積分動作が開始されてから一定の時間が経過した後に、前記信号処理ステップにより生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知することを特徴とする請求項１４〜２０の何れか１項に記載の姿勢検出方法。
23. 前記姿勢検知ステップは、前記撮像装置に撮影準備動作を開始させるためにユーザにより操作される第１のスイッチ、又は前記撮像装置に露光動作を開始させるためにユーザにより操作される第２のスイッチが操作されると、前記信号処理ステップにより生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知することを特徴とする請求項１４〜２０の何れか１項に記載の姿勢検出方法。
24. 前記姿勢検知ステップにより検知された撮像装置の姿勢を表す姿勢信号を撮像データに付与する付与ステップを有し、
    前記姿勢検知ステップは、前記撮像装置に撮影準備動作を開始させるためにユーザにより操作される第１のスイッチが操作されると、前記信号処理ステップにより生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知し、
    前記付与ステップは、前記撮像装置に露光動作を開始させるためにユーザにより操作される第２のスイッチが操作されると、前記姿勢検知ステップにより検知された撮像装置の姿勢を表す姿勢信号を撮像データに付与する請求項１４〜２０の何れか１項に記載の姿勢検出方法。
25. 撮像装置の振れを補正するためのレンズの位置を検出する位置検出ステップと、
    前記位置検出ステップにより検出されたレンズの位置に関する信号と、前記レンズの目標位置に関する信号とを用いて、前記レンズの重力による移動量を補正するための信号を生成する信号処理ステップと、
    前記信号処理ステップにより生成された信号を用いて、前記撮像装置の姿勢を検知する姿勢検知ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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