JP2008046478A - ブレ補正装置及び撮影装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ゼロ点の演算誤差を小さくして適切なブレ補正を行うことができるブレ補正装置及びこのようなブレ補正装置を備える撮影装置を提供すること。
【解決手段】ジャイロセンサ201からの角速度信号をADC203において第1角速度データに変換し、ゼロ点減算部208において第1角速度データからゼロ点成分を減算して第2角速度データを得る。第2角速度データを積分部209において積分し、除算部210において除算した結果に基づいてゼロ点更新部212はゼロ点の更新を行う。
【選択図】図3
【解決手段】ジャイロセンサ201からの角速度信号をADC203において第1角速度データに変換し、ゼロ点減算部208において第1角速度データからゼロ点成分を減算して第2角速度データを得る。第2角速度データを積分部209において積分し、除算部210において除算した結果に基づいてゼロ点更新部212はゼロ点の更新を行う。
【選択図】図3
Description
本発明は、本発明は、撮影装置等のブレを補正するブレ補正装置及びこのようなブレ補正装置を備える撮影装置に関する。
撮影装置等における手ブレ等の振動を検出し、この検出した振動に基づいて撮像素子を移動させてブレ補正を行うブレ補正装置が知られている。このようなブレ補正装置においては、ジャイロセンサのような角速度センサによって手ブレ信号を角速度信号として検出し、この角速度信号を取り扱いやすいように増幅した後、角速度情報を角度情報に変換するために、角速度信号を積分している。そして、この積分結果(角度情報)に基づいてブレ補正に必要な補正量を演算し、この演算結果に基づいて撮像素子を駆動している。
ここで、角速度センサは手ブレ信号を検出するために使用されているが、基準値(ゼロ点)、即ちブレなしを表す値は、装置毎の個体差や温度変化によるドリフト等の影響でばらつき範囲が大きいことが知られている。
そこで、特許文献1の手法では、角速度センサの出力信号を平均化することにより、基準値を常時算出して、基準値におけるドリフト等などの影響を排除している。
特開平10−90743号公報
ここで、角速度センサの出力信号を平均化してゼロ点を算出する手法では、撮影装置が静止している時だけではなく、ブレが生じているときの信号も含めて平均化を行ってしまうおそれがある。この場合には平均化を行うことによってゼロ点の演算誤差がより大きくなってしまい、このような誤差の大きな基準値を用いてブレ補正動作を行ってしまうと、ブレ補正の効果が劣化し、最悪の場合にはブレが増加してしまうおそれがある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ゼロ点の演算誤差を小さくして適切なブレ補正を行うことができるブレ補正装置及びこのようなブレ補正装置を備える撮影装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様によるブレ補正装置は、振動に応じて角速度信号を検出する角速度センサと、上記角速度信号を第1角速度データへ変換する変換器と、振動がない状態における角速度センサの出力に対応する基準値を算出する基準算出部と、上記第1角速度データと上記基準値との差である第2角速度データを出力する補正部と、上記第2角速度データを積分し積分データを出力する積分部と、上記積分部の出力に応じてブレ補正動作を行うブレ制御部とを具備し、上記基準算出部は、上記積分データを積分時間で除算した値に基づいて上記基準値を求めることを特徴とする。
この第1の態様によれば、第2角速度データを積分して除算した結果から、基準値を求めることにより基準値の算出に必要な平均化回数を増やすことができ、結果として基準値(ゼロ点)算出の精度を向上させることができる。
また、上記の目的を達成するために、本発明の第2の態様によるブレ補正装置は、振動に応じて角速度信号を検出する角速度センサと、上記角速度信号を第1角速度データへ変換する変換器と、振動がない状態における角速度センサの出力に対応する基準値を算出する基準算出部と、上記第1角速度データと上記基準値との差である第2角速度データを出力する補正部と、上記第2角速度データを積分し積分データを出力する積分部と、上記積分部の出力に応じてブレ補正動作を行うブレ制御部とを具備し、上記基準算出部は、上記積分データが所定値を超える場合には上記第1角速度データの平均値に基づいて上記基準値を算出し、上記積分データが所定値以下である場合には上記積分データを積分時間で除算した値に基づいて上記基準値を算出することを特徴とする。
この第2の態様によれば、第2角速度データを積分して除算した結果から基準値を求める手法と、第1角速度データの平均値から基準値を求める手法とを併用することにより、基準値(ゼロ点)算出の精度を向上させることができる。
また、上記の目的を達成するために、本発明の第3の態様によるブレ補正装置は、振動に応じて角速度信号を検出する角速度センサと、上記角速度信号を第1角速度データへ変換する変換器と、振動がない状態における角速度センサの出力に対応する基準値を所定時間毎に算出して基準値を更新する基準算出部と、上記基準算出部における上記基準値の更新を許可又は禁止する更新判定部と、上記第1角速度データと上記基準値との差である第2角速度データを出力する補正部と、上記第2角速度データを積分し積分データを出力する積分部と、上記積分部の出力に応じてブレ補正動作を行うブレ制御部とを具備し、上記更新判定部は、上記積分データの所定時間の変化量が一定である場合にのみ上記基準値の更新を許可することを特徴とする。
この第3の態様によれば、積分データの所定時間の変化量(傾き)が一定である場合にのみ基準値を更新することにより、基準値(ゼロ点)算出の精度を向上させることができる。
また、上記の目的を達成するために、本発明の第4の態様によるブレ補正装置は、振動に応じて角速度信号を検出する角速度センサと、上記角速度信号を第1角速度データへ変換する変換器と、振動がない状態における角速度センサの出力に対応する基準値を所定時間毎に算出して更新する基準算出部と、上記第1角速度データと上記基準値との差である第2角速度データを出力する補正部と、上記第2角速度データを積分し積分データを出力する積分部と、上記積分部の出力に応じてブレ補正動作を行うブレ制御部とを具備し、上記ブレ制御部は、上記基準算出部において異なるタイミングで算出される2つの基準値の差が所定値未満の場合に上記ブレ補正動作を行い、上記2つの基準値の差が所定値を超える場合には上記ブレ補正動作を行わないことを特徴とする。
この第4の態様によれば、更新した基準値と更新前の基準値との差が所定値未満の場合にのみブレ補正を行うことにより、第1〜第3の態様の効果に加えて常に効果の高いブレ補正を行うことが可能である。
また、上記の目的を達成するために、本発明の第5の態様による撮影装置は、被写体を撮像する撮像部と、上記撮像手段から被写体の画像データを取得する撮像制御部と、上記画像データから被写体のスルー画を表示する表示部と、上記画像データを記録する記録部と、振動に応じて角速度信号を検出する角速度センサと、上記角速度信号を第1角速度データへ変換する変換器と、振動がない状態における角速度センサの出力に対応する基準値を算出する基準算出部と、上記第1角速度データと上記基準値との差である第2角速度データを出力する補正部と、上記第2角速度データを積分し積分データを出力する積分部と、上記積分部の出力に応じてブレ補正動作を行うブレ制御部と、上記記録部に上記画像データを記録する際には上記基準算出部の動作を禁止し、上記表示部によって上記スルー画を表示させる際には上記基準算出部の動作を許可する制御部とを具備することを特徴とする。
この第5の態様によれば、スルー画表示時に基準値の演算を行い、かつその際のゼロ点の演算誤差を小さくして適切なブレ補正を行うことができる。
本発明によれば、ゼロ点の演算誤差を小さくして適切なブレ補正を行うことができるブレ補正装置及びこのようなブレ補正装置を備える撮影装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るブレ補正装置を備える撮影装置の構成を示すブロック図である。図1に示す撮影装置1は、例えばレンズ交換式カメラを想定しておりレンズ部10と、本体部50とから構成されている。レンズ部10は、本体部50に対して着脱自在に構成され、本体部50にレンズ部10が装着されるとレンズ部10と本体部50とが通信可能状態となる。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るブレ補正装置を備える撮影装置の構成を示すブロック図である。図1に示す撮影装置1は、例えばレンズ交換式カメラを想定しておりレンズ部10と、本体部50とから構成されている。レンズ部10は、本体部50に対して着脱自在に構成され、本体部50にレンズ部10が装着されるとレンズ部10と本体部50とが通信可能状態となる。
レンズ部10は、撮影レンズ11と、レンズ枠12と、レンズ駆動機構13と、レンズ駆動回路14と、シャッタ15と、シャッタ駆動機構16と、シャッタ駆動回路17とから構成されている。
撮影レンズ11は、レンズ枠12によって保持され図示しない被写体からの光を本体部50方向に入射させる。レンズ駆動機構13は、モータ等から構成されレンズ駆動回路14からの出力を受けてレンズ枠12に保持された撮影レンズ11を駆動して撮影レンズ11のズーム及びフォーカス駆動を行う。シャッタ15は、本体部50のCCDユニット20の撮像面を露出状態又は遮光状態とする。シャッタ駆動機構16は、モータ等から構成されシャッタ駆動回路17からの出力を受けてシャッタ15の駆動を行う。
本体部50は、カメラ制御用マイクロコンピュータ(Mucom)18と、光学ローパスフィルタ19と、CCDユニット20と、CCDインターフェース回路21と、画像処理コントローラ22と、SDRAM23と、FlashRom24と、記録メディア25と、不揮発性メモリ26と、ストロボ27と、ストロボ制御回路28と、カメラ操作スイッチ(SW)29と、液晶モニタ30と、電池31と、電源回路32と、手ブレ補正ユニット40とから構成されている。
制御部としてのMucom18は、本体部50の全体的な制御を行うと共に、レンズ部10が装着されたときにはレンズ部10のレンズ駆動回路14及びシャッタ駆動回路17の制御を行うことにより、撮影装置1の全体的な制御を行う。
光学ローパスフィルタ19は、撮影レンズ11の光軸上に設けられ、撮影レンズ11から入射してくる光の所定周波数成分(例えば赤外成分)を除去すると共に、CCDユニット20の撮像面を保護する。撮像部としてのCCDユニット20は、光学ローパスフィルタ19の撮影レンズ11の光軸上に設けられた光電変換ユニットであり、撮影レンズ11を介して入射した被写体の像を光電変換によって電気信号に変換する。撮影時には、Mucom18の制御の下、シャッタ駆動回路17によってシャッタ15が駆動されて撮影レンズ11を介した光がCCDユニット20の撮像面上に結像する。
撮像制御部としてのCCDインターフェース回路21は、CCDユニット20において得られた電気信号を読み出すインターフェース回路である。画像処理コントローラ22は、Mucom18の指令に従って種々の画像処理を行う。SDRAM23及びFlashRom24は、画像処理コントローラ22等で処理される各種データを記憶するための記憶領域である。記録メディア25は、画像処理コントローラ22においてJPEG方式等の所定の圧縮方式に従って圧縮された画像データが記録される。
不揮発性メモリ26は、例えばEEPROMから構成され、カメラ制御に必要な所定の制御パラメータを記憶している。この不揮発性メモリ26は、Mucom18からアクセス可能に設けられている。
ストロボ27は、被写体に向けて補助光を照射する。ストロボ制御回路28は、ストロボ27の駆動を行う。Mucom18は撮影時に被写体が暗い場合等においてストロボ制御回路28を介して被写体に補助光の照射を行う。
カメラ操作SW29は、例えばレリーズSW、モード変更SW、及びパワーSWなどの、ユーザが当該撮影装置1を操作するために必要な操作釦の操作に応答するスイッチ群である。ここで、レリーズSWは撮影開始の指示を与えるためのスイッチであり、モード変更SWは撮影装置1のモードを例えば撮影モードと再生モードとの間で切り替えるなどの、各種モード切替を行うためのスイッチである。パワーSWは当該撮影装置1の電源をオン又はオフするためのスイッチである。
液晶モニタ30は、画像処理コントローラ22において画像データを変換して得られたビデオ信号に基づいて画像表示を行う。ユーザはこの液晶モニタ30の表示画像から撮影した画像を確認できる。
電池31は、当該撮影装置1の電源である。また、電源回路32は、電池31の電圧を、当該撮影装置1を構成する各回路が必要とする電圧に変換して供給する。
手ブレ補正ユニット40は、Mucom30の指示に基づいてCCDユニット20を移動させて当該撮影装置1におけるブレを補正する。以下、この手ブレ補正ユニット40について更に詳しく説明する。図2は、手ブレ補正ユニット40の概略的な構成を示すブロック図である。図2に示すように、手ブレ補正ユニット40は、手ブレ補正制御用マイクロコンピュータ(Tucom)100と、ブレ検出部101と、ブレ補正駆動回路102と、ブレ補正駆動機構103と、位置検出センサ104とから構成されている。
ブレ制御部としてのTucom100は、手ブレ補正ユニット40の全体的な制御を行う。Tucom100とMucom18とは電気的な接続がなされており、Tucom100は、Mucom18からの指示に従って動作する。
ブレ検出部101は、撮影装置1の振動を検出する。この振動に基づいてTucom100はブレ補正量の演算を行い、ブレ補正駆動回路102にブレ補正量に応じた信号を出力する。ブレ補正駆動回路102は、Tucom100からの信号に従ってモータ等から構成されるブレ補正駆動機構103を介してCCDユニット20を駆動してブレ補正を行う。位置検出センサ104はCCDユニット20の駆動位置を検出し、この駆動位置に基づく信号をTucom100に出力する。Tucom100はこの駆動位置の信号に従ってブレ補正信号に対してフィードバック制御を行う。
以下、図2に示す手ブレ補正ユニット40について更に詳しく説明する。図3は、手ブレ補正ユニット40の詳細な構成について示す図である。図3において、ジャイロセンサ201は、撮影装置1の振動(手ブレ)量を検出するための角速度センサである。ジャイロセンサ201は撮影装置1の振動を検出し、検出した振動に応じたブレ角速度信号を増幅回路202に出力する。増幅回路202は、振幅の小さなジャイロセンサ201の出力を増幅する。オフセット除去回路205は、増幅回路202における増幅の際にその出力が、後段のAD変換器(ADC)203のダイナミックレンジに収まるように増幅回路202の出力信号から所定のオフセット量を除去する。なお、オフセット除去回路205において除去すべきオフセット量は、オフセット量計算部204において決定される。
変換器としてのADC203は、入力信号をデジタル化して、これによって得られる角速度データをオフセット加算部206に出力する。オフセット加算部206は、オフセット除去回路205によって除去されたオフセット量をAD変換器203の出力に加算する。なお、オフセット加算部206から出力される角速度データは後述する基準値(ゼロ点)成分が含まれたものであるが、ブレ補正動作においてはこのゼロ点成分を除去した角速度データが必要となる。以後、ゼロ点成分を含んだ角速度データを第1角速度データと定義し、ゼロ点成分が除去された角速度データを第2角速度データと定義する。
ここで、増幅回路202、オフセット除去回路205について詳細に説明する。図4は、増幅回路202、オフセット除去回路205、及びその周辺の回路図である。
増幅回路202及びオフセット除去回路205は図4に示すような回路になっている。即ち、増幅回路202は、演算増幅器301、及び抵抗R1、R3、R4を用いた反転増幅回路によって構成されている。また、オフセット除去回路205には例えば8ビットのDA変換器(DAC)302が設けられている。そして、DAC302の出力は、抵抗R2を介して演算増幅器301の反転入力端子に接続されている。また、演算増幅器301の非反転入力端子はジャイロセンサ201のVref端子(例えば1.35V)に接続されている。図4のような回路構成とすることにより、ADC203への入力信号は、
となる。なお、(1)式の右辺第2項が増幅回路202の部分に対応し、右辺第3項がオフセット除去回路205の部分に対応している。
なお、ADC203とDAC302の電源電圧を例えば3.3Vとし、ビット数を共に8ビットとすると、理想的なADCとDACであれば、DAC302の出力を1LSB増やすと、(1)式より、AD変換入力は(R3/R2)LSBだけ減ることが分かる。なお、(1)式のAD変換入力の波形を図5の波形401で示す。この波形401は、増幅回路202の出力から図5の波形402で示すDAC302の出力×DAC302のゲインを減算したものである。このような信号をADC203に入力することにより、増幅回路202の出力信号がADC203のダイナミックレンジに収まる。
このような波形401からもとの角速度信号を再現するためには、
とすれば良い。(2)式の右辺第2項がオフセット量計算部204において演算される値である。このようにして波形403に示すような角速度信号に対応したデジタルデータ(第1角速度データ)が再現される。
このようにすることで、ダイナミックレンジをAD変換器203のダイナミックレンジよりも広く確保することができると共に、後段の演算において検出可能なブレ角度範囲を拡大させることが可能である。
オフセット加算部206において第1角速度データが得られた後、オフセット加算部206はこの第1角速度データを平均化部207とゼロ点減算部208とに出力する。平均化部207は、第1角速度データの平均値を演算する。
補正部としてのゼロ点減算部208は、基準値(ゼロ点)を除去した第2角速度データを算出するために第1角速度データからゼロ点成分を減算して第2角速度データを得る。積分部209はゼロ点減算部208から出力される第2角速度データを積分して角速度データを角度データ(ブレ角度データ)に変換し、変換して得られたブレ角度データを除算部210とハイパスフィルタ(HPF)213とに出力する。除算部210は、積分部209の出力を積分時間で除算(即ち、第2角速度データの平均値を演算)する。
ゼロ点更新判定部211は、撮影装置1が静止状態であるか否かを判定し、この結果に基づきゼロ点を更新するか否か、更新する場合にはどのようにしてゼロ点を更新するかを判定する。ゼロ点更新部212は、ゼロ点更新判定部211の判定結果に基づいてゼロ点を更新し、更新したゼロ点(既算出済みゼロ点)をゼロ点減算部208に出力する。
ここで、角速度センサであるジャイロセンサ201のゼロ点は、固体ばらつき、温度ドリフト、及び経年変化によって変動するものである。そして、この変動範囲は検出しようとしているブレ信号よりも大きい。例えば、実用に足りるブレ角速度信号の精度は0.01deg/s(ジャイロセンサ201の出力電圧20μVに相当する)であるが、ゼロ点の変動範囲は±600mVである。即ち、ゼロ点の変動範囲のほうが検出しようとするブレ角信号よりも3万倍以上大きいため、正確なブレ角度の検出するためには、精度の良いゼロ点を算出する必要がある。
第1の実施形態においてはゼロ点を、
1. 平均化部207において第1角速度データを平均化する
2. 第1角速度データと既算出済みゼロ点との差である第2角速度データを平均化する(積分部209において第2角速度データを積分した後、除算部210において除算する)
、の何れかによりゼロ点を求める。このような演算を行うために、第1の実施形態においては、平均化部207、積分部209、除算部210、及びゼロ点更新部212によって基準算出部を構成している。
1. 平均化部207において第1角速度データを平均化する
2. 第1角速度データと既算出済みゼロ点との差である第2角速度データを平均化する(積分部209において第2角速度データを積分した後、除算部210において除算する)
、の何れかによりゼロ点を求める。このような演算を行うために、第1の実施形態においては、平均化部207、積分部209、除算部210、及びゼロ点更新部212によって基準算出部を構成している。
ここで、上述1、2の何れの手法によってゼロ点を求めるかの判定はゼロ点更新判定部211によって行う。また、撮影装置1が静止状態であり、かつ既算出済みゼロ点と新たに算出したゼロ点との差が所定値以下の場合には算出したゼロ点の精度が良いと考えられる。この場合に、ゼロ点更新判定部211は、ブレ補正効果が期待できるとして、表示部105を点灯状態としブレ補正を行う旨をユーザに告知すると共に、駆動判定部215にブレ補正を許可する旨の指示を送る。
HPF213は、撮影時のブレ補正に先立ってブレ角度データにおける低周波成分を除去する。これは、例えばバルブ撮影などの長秒時露光の場合には、温度変動によるドリフトによってゼロ点がずれてしまうため、低周波(例えば1Hz未満)のドリフト成分をカットするためのものである。逆に短時間の露光の場合にHPF213を用いると角度検出の精度が低下するためHPF213を使用しないことが好ましい。
補正量演算部214は、HPF213の出力値と位置検出センサ104によって検出されるCCDユニット20の位置とに基づいてブレ補正駆動機構103を構成するモータを駆動する際の駆動量(ブレ補正量)を演算する。駆動判定部215は、ゼロ点更新判定部211の指示に従ってブレ補正駆動を行うか否かを設定する。
以下、第1の実施形態のブレ補正装置を含む撮影装置1の動作について更に説明する。図6はTucom100の動作について示すフローチャートである。ここで、図6(a)は撮影装置1が静止画撮影前の状態にあるときにTucom100により行われる処理について示す図であり、図6(b)は撮影装置1の静止画撮影時にTucom100により行われる処理について示す図である。
ユーザによってパワーSWがオンされ撮影装置1の主電源がオンされると、所定時間(例えば250μs)毎にゼロ点の算出が行われる。まず、Tucom100は、増幅回路202の出力をADC203においてAD変換して取り込んだ後、オフセット加算部206により、ADC203の出力に(2)式に基づいて演算されたオフセット量を加算して第1角速度データを得る(ステップS101)。次に、Tucom100はADCの出力に基づいてオフセット量を算出し、必要に応じてオフセット除去回路205において除去するオフセット量、即ちDAC302の電圧値を変更するための指示を送る(ステップS102)。このDAC電圧変更処理については後述する。
続いて、Tucom100は、ゼロ点減算部208において第1角速度データとゼロ点との差分を演算して第2角速度データを得る。その後に、この第2角速度データを積分部209において積分する(ステップS103)。続いて、Tucom100はゼロ点算出処理を行い、ゼロ点更新判定部211において駆動許可フラグを設定する(ステップS104)。このゼロ点算出処理については後述する。
次に、ゼロ点更新判定部211は、ステップS104のゼロ点算出処理の結果として設定された駆動許可フラグが0であるか1であるかを判定する(ステップS105)。ステップS105の判定において、駆動許可フラグが1である場合に、ゼロ点更新判定部211は表示部105を点灯させる(ステップS106)。一方、ステップS105の判定において、駆動許可フラグが0である場合に、ゼロ点更新判定部211は表示部105を消灯させる(ステップS107)。
次に、Tucom100は250μs経過したか否かを判定し(ステップS108)、250μsが経過するまで待機する。ステップS108の判定において、250μsが経過した場合に、Tucom100はMucom18から撮影開始指示がなされたか否かを判定する(ステップS109)。ステップS109の判定において、撮影開始指示がなされた場合には、ステップS101に戻り、ゼロ点の算出が再び行われる。ここで、“撮影開始指示”は撮影装置1が露光動作を開始する際にMucom18がTucom100へ送信するコマンドである。このコマンドを受信することでTucom100は、撮影装置1が露光動作に入ったことを検知できる。
一方、ステップS109の判定において、Mucom18から撮影開始指示がなされた場合に、Tucom100は、増幅回路202の出力をADC203においてAD変換して取り込んだ後、オフセット加算部206により、ADC203の出力に(2)式に基づいて演算されたオフセット量を加算して第1角速度データを得る(ステップS110)。次に、Tucom100はステップS102と同様のDAC電圧変更処理を行う(ステップS111)。
その後に、Tucom100は、ゼロ点減算部208において第1角速度データとゼロ点との差分を演算して第2角速度データを得る。その後に、この第2角速度データを積分部209において積分する(ステップS112)。その後、ゼロ点算出処理を行わずに、積分部209において得られたブレ角度データを露光時間に従ってHPF(デジタルフィルタ処理によってハイパスフィルタを形成)処理する(ステップS113)。次に、Tucom100は、補正量演算部214においてブレ補正量を演算する(ステップS114)。
続いて、Tucom100の駆動判定部215は、駆動許可フラグが0であるか1であるかを判定する(ステップS115)。ステップS115の判定において、駆動許可フラグが1である場合には、駆動判定部215はブレ補正駆動回路102を介してブレ補正駆動機構(モータ)103を駆動してブレ補正を行う(ステップS116)。その後にステップS117に移行する。一方、ステップS115の判定において、駆動許可フラグが0である場合には、ブレ補正を行わずにステップS117に移行する。
その後、Tucom100は400μs経過したか否かを判定し(ステップS117)、400μsが経過するまで待機する。ステップS117の判定において、400μsが経過した場合に、Tucom100はMucom18から撮影終了指示がなされたか否かを判定する(ステップS118)。ステップS118の判定において、撮影終了指示がなされていない場合には、ステップS110に戻り、撮影(露光)が継続される。一方、ステップS118の判定において、撮影終了指示がなされた場合には、ステップS101に戻る。ここで、“撮影終了指示”は撮影装置1の露光動作が終了した際にMucom18がTucom100に送信するコマンドである。このコマンドを受信することでTucom100は露光動作の終了を検知できる。
次に、図6のステップ102及びステップS108のDAC電圧変更処理について更に説明する。図7は、DAC電圧変更処理について示すフローチャートである。なお、図7の処理はオフセット量計算部204において行われるものである。
オフセット量計算部204は、まず、変数adをADC203からのAD変換入力値に設定する(ステップS201)。次に、オフセット量計算部204は、変数adが所定値、例えば2.0Vを超えているか否かを判定する(ステップS202)。ステップS202の判定において、変数adが2.0V以下である場合に、オフセット量計算部204は、変数adが所定値、例えば1.0V未満であるか否かを判定する(ステップS203)。ステップS203の判定において、変数adが1.0V以上である場合に、オフセット量計算部204は、オフセットの除去量が適切であり、DAC電圧を変更する必要がないと判定して図7の処理を終了して図6に戻る。
一方、ステップS202の判定において、変数adが2.0Vを超えている場合には、オフセット量計算部204は、オフセット除去量が足りないと判定して、DAC302の出力をαVだけ増やすようにDAC302に指示を送る(ステップS204)。また、ステップS203の判定において、変数adが1.0V未満である場合には、オフセット量計算部204は、オフセット除去量が過度であると判定して、オフセット除去回路205のDAC302の出力をαVだけ減らすようにDAC302に指示を送る(ステップS205)。以上のようにしてDAC302の電圧を調整した後、図7の処理を終了して図6に戻る。
次に、図6のステップS104のゼロ点算出処理について更に説明する。図8は、ゼロ点算出処理について示すフローチャートである。
まず、ゼロ点更新判定部211は、所定の平均化時間β秒が経過したか否かを判定している(ステップS301)。β秒が経過していない場合には、図8の処理を終了して図6の処理に戻る。一方、ステップS301の判定において、β秒が経過した場合に、ゼロ点更新判定部211は積分部209の出力が所定値を超えたか否かを判定する(ステップS302)。通常は、上述2の第2角速度データの平均値を算出する手法で新たなゼロ点を算出するが、ステップS302の判定において、積分部209の出力が所定値を超えた場合には上述1の第1角速度データの平均値を算出する手法でゼロ点を算出する。即ち、この場合、ゼロ点更新判定部211は、平均化部207の出力を用いてゼロ点を算出する(ステップS303)。
一方、ステップS302の判定において、積分部209の出力が所定値を超えていない場合には、上述2の手法でゼロ点を算出する。ただし、このゼロ点の算出に先立って、ゼロ点更新判定部211は、撮影装置1が静止状態にあるか否かを積分部209から出力される積分データの傾きが一定であるか否かによって判定する(ステップS308)。ステップS308の判定において、積分データの傾きが一定でない場合に、ゼロ点更新判定部211は、ゼロ点更新部212にゼロ点の更新を行わせずに図8の処理を終了する。一方、ステップS308の判定において、積分データの傾きが一定である場合に、ゼロ点更新判定部211は、積分部209の出力を用いてゼロ点を算出する(ステップS304)。
ここで、ステップS302及びステップS308の判定を行う理由について図9及び図10を参照して説明する。
撮影装置1が静止状態にある場合、第1角速度データは、図9(a)に示すように実際のゼロ点(これから算出しようとしているゼロ点)を中心としてほぼ一定となる。そして、積分部209からの積分データは、実際のゼロ点と既算出済みゼロ点(更新前のゼロ点)との差(ゼロ点誤差)を積分したものであるので、この場合、積分データは、図9(b)で示すような直線で近似できる。図9(b)において、y1、y2、…y5のそれぞれの点における積分データの変化量(傾き)が一定となることが分かる。また、図9(b)に示す直線は、ゼロ点誤差が小さいほど傾きが小さくなり、ゼロ点誤差が大きいほど傾きが大きくなる。
撮影装置1が静止状態にある場合、第1角速度データは、図9(a)に示すように実際のゼロ点(これから算出しようとしているゼロ点)を中心としてほぼ一定となる。そして、積分部209からの積分データは、実際のゼロ点と既算出済みゼロ点(更新前のゼロ点)との差(ゼロ点誤差)を積分したものであるので、この場合、積分データは、図9(b)で示すような直線で近似できる。図9(b)において、y1、y2、…y5のそれぞれの点における積分データの変化量(傾き)が一定となることが分かる。また、図9(b)に示す直線は、ゼロ点誤差が小さいほど傾きが小さくなり、ゼロ点誤差が大きいほど傾きが大きくなる。
ここで、平均化部207には第1角速度データの加算結果を格納しておくためのバッファが設けられており、除算部210には積分部209の積分結果を格納しておくためのバッファが設けられている。通常は上述1の手法のほうが少ない時間でバッファがオーバーフローするが、ゼロ点誤差が大きい場合には上述2の手法のほうが少ない時間でバッファがオーバーフローしてしまう。ゼロ点算出の精度は平均化時間を長くするほど高くなるので、第1の実施形態では、ステップS302の判定を行い、積分部209の出力が、バッファをオーバーフローさせてしまう程の所定値を超えた場合には上述1の手法でゼロ点を算出し、積分部209の出力が所定値以下の場合には上述2の手法でゼロ点を算出する。
また、撮影装置1が静止状態でない場合には、図10(a)に示すように第1角速度データは一定ではないため、図10(b)に示すように積分データの傾きも一定とならない。つまり、積分データの傾きが一定であるか否かを判定することにより、撮影装置1が静止しているか否かを判定することができる。そして、積分データの傾きが一定である、即ち撮影装置1が静止している場合にのみゼロ点の算出を行うことにより、ゼロ点算出の精度を高くすることが可能である。
ステップS304の積分データの傾きが一定であるか否かの判定は図11のフローチャートに従って行う。まず、ゼロ点更新判定部211は、全体の傾きdaveをyn÷nの演算により算出する(ステップS401)。ここで、nはサンプリング回数であり、ynはn回目の積分データである。
次に、ゼロ点更新判定部211は、1回目の積分データy1と積分データの初期値y0との差分d1を算出する(ステップS402)。そして、ゼロ点更新判定部211は、d1がdave−γとdave+γとの間にあるか否かを判定する(ステップS403)。ゼロ点更新判定部211は、ステップS402〜ステップS403の演算をi=1〜nまで繰り返し、d1〜dnの全てがdave−γとdave+γとの間にある場合に傾きが一定であると判定する。
ここで、再び図8の説明に戻る。ステップS303又はステップS304の何れかにおいてゼロ点が算出された場合に、ゼロ点更新判定部211は新たに算出されたゼロ点と既算出済みゼロ点との差(ゼロ点誤差)が所定値δ以下であるか否かを判定する(ステップS305)。ステップS305の判定において、ゼロ点誤差がδ以下である場合にはブレ補正動作の効果が高いとして、ゼロ点更新判定部211は駆動許可フラグを1に設定し(ステップS306)、図8の処理を終了する。一方、ステップS305の判定において、ゼロ点誤差がδを超えている場合には、ブレ補正動作の効果が低いとして、ゼロ点更新判定部211は駆動許可フラグを0に設定する(ステップS307)、図8の処理を終了する。
ここで、ゼロ点誤差が大きい場合にブレ補正動作の効果が低い理由について図12を参照して説明する。
上述したように、ブレ補正量は、静止画の露光中に例えば図12(a)に示すようなブレ角速度信号が生じたとすると、このブレ角速度信号からゼロ点成分Δω0を減算した後で積分を行ってブレ角度信号を求め、このブレ角度信号に基づいて求める。したがって、ゼロ点の誤差が大きい場合、ゼロ点成分が含まれた状態で積分が行われるために、ブレ角度信号は図12(b)に示すような波形となり正しいブレ角度信号を求めることができない。これに対し、ゼロ点の誤差が小さい場合には、ゼロ点成分が積分されないため図12(c)に示すようにして正しいブレ角度信号を求めることができる。
上述したように、ブレ補正量は、静止画の露光中に例えば図12(a)に示すようなブレ角速度信号が生じたとすると、このブレ角速度信号からゼロ点成分Δω0を減算した後で積分を行ってブレ角度信号を求め、このブレ角度信号に基づいて求める。したがって、ゼロ点の誤差が大きい場合、ゼロ点成分が含まれた状態で積分が行われるために、ブレ角度信号は図12(b)に示すような波形となり正しいブレ角度信号を求めることができない。これに対し、ゼロ点の誤差が小さい場合には、ゼロ点成分が積分されないため図12(c)に示すようにして正しいブレ角度信号を求めることができる。
以上説明したように第1の実施形態によれば、積分部209の出力が所定値を超えない範囲においては、第1角速度データと既算出済みゼロ点との差である第2角速度データに基づいてゼロ点の算出を行うことにより、第1角速度データを平均化してゼロ点を算出するよりも長時間の平均化を行うことができ、結果としてゼロ点算出の精度を高くすることが可能である。
また、第2角速度データに基づいてゼロ点を算出するのに先立って、積分データの傾きが一定であるか否かを判定することにより、撮影装置1が静止しているか否かを判定することができる。これにより、撮影装置1が静止している場合にのみゼロ点の算出を行うことができ、ゼロ点算出の精度を高くすることが可能である。
さらに、ゼロ点を算出した後は、算出されたゼロ点と既算出済みゼロ点との差であるゼロ点誤差が所定値以下であるか否かを判定することにより、ブレ補正を適正に行うことができるか否かを判定することができる。このゼロ点誤差の大きさ判定の結果に応じて表示部105の点灯又は消灯を行うことにより、ユーザはブレ補正の効果が高いタイミングを確認することができ、表示部105が点灯しているときに露光を行うようにすれば、正しくブレ補正がなされた写真を撮影することができる。さらに、ゼロ点誤差が所定値よりも大きい場合にブレ補正を行わないようにすることで、誤ったブレ補正が行われることがない。
なお、第1の実施形態においては、表示部105でユーザにブレ補正効果が高いタイミングを通知することと、ブレ補正効果が期待できないタイミングにおいてはブレ補正を行わないこととを同時に行うようにしているが、何れか一方のみを行うようにしても良い。また、完全にブレ補正を行わないのではなく、ブレ補正における補正駆動動作を制限するようにしても良い。例えば、HPF213のカットオフ周波数を高くすれば、HPF213を通過するブレ角度信号の周波数帯域が狭くなって高周波のブレにしか対応できなくなり、結果としてブレ補正効果を制限することが可能である。
また、第1の実施形態では、静止画撮影におけるブレ補正を例に説明しているが、第1の実施形態の手法を動画撮影において適用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。第2の実施形態は、静止画撮影時のみでなく、静止画撮影に先立つスルー画表示中においてもブレ補正を行う例である。ここで、スルー画表示とは、静止画撮影に先立ってシャッタ15を開放状態としておき、CCDユニット20からの画像をリアルタイムで液晶モニタ30に表示するものである。なお、撮影装置及び手ブレ補正ユニットの構成は図1及び図2でそれぞれ示したものと同様であるので説明を省略する。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、静止画撮影時のみでなく、静止画撮影に先立つスルー画表示中においてもブレ補正を行う例である。ここで、スルー画表示とは、静止画撮影に先立ってシャッタ15を開放状態としておき、CCDユニット20からの画像をリアルタイムで液晶モニタ30に表示するものである。なお、撮影装置及び手ブレ補正ユニットの構成は図1及び図2でそれぞれ示したものと同様であるので説明を省略する。
図13は、第2の実施形態のTucom100の動作について示すフローチャートである。ユーザによってパワーSWがオンされ撮影装置1の主電源がオンされると、まず、Tucom100は、増幅回路202の出力をADC203においてAD変換して取り込んだ後、オフセット加算部206により、ADC203の出力に(2)式に基づいて演算されたオフセット量を加算して第1角速度データを得る(ステップS501)。次に、Tucom100は上述図7で説明したDAC電圧変更処理を行う(ステップS502)。
続いて、Tucom100は、ゼロ点減算部208において第1角速度データとゼロ点との差分を演算して第2角速度データを得る。その後に、この第2角速度データを積分部209において積分する(ステップS503)。次に、Tucom100は、現在の撮影装置1の動作状態がスルー画撮影中であるか撮影(露光)中であるかを判定する(ステップS504)。ステップS504の判定において、スルー画表示中である場合には、Tucom100は上述図8で説明したゼロ点算出処理を行った後(ステップS505)、ステップS506に移行する。一方、ステップS504の判定において、露光中である場合には、ゼロ点算出処理を行わずにステップS506に移行する。
次に、積分部209において得られたブレ角度データをHPF処理する(ステップS506)。次に、Tucom100は、補正量演算部214においてブレ補正量を演算する(ステップS507)。
続いて、Tucom100の駆動判定部215は、駆動許可フラグが0であるか1であるかを判定する(ステップS508)。ステップS508の判定において、駆動許可フラグが1である場合には、駆動判定部215はブレ補正駆動回路102を介してブレ補正駆動機構103を駆動してブレ補正を行う(ステップS509)。その後にステップS510に移行する。一方、ステップS508の判定において、駆動許可フラグが0である場合には、ブレ補正を行わずにステップS510に移行する。なお、駆動許可フラグはステップS505のゼロ点算出処理において認定される。
その後、Tucom100は400μs経過したか否かを判定し(ステップS510)、400μsが経過するまで待機する。ステップS510の判定において、400μsが経過した場合に、Tucom100はMucom18から撮影開始指示がなされたか否かを判定する(ステップS511)。ここで、“撮影開始指示”は撮影装置1が露光動作を開始する際にMucom18がTucom100へ送信するコマンドである。このコマンドを受信することでTucom100は、露光開始タイミングを検知できる。ステップS511の判定において、撮影開始指示がなされた場合に、Tucom100はHPF213の定数(カットオフ周波数)を露光時間に応じて設定した後(ステップS512)、ステップS501に戻る。ここで、HPF213の定数の設定方法としては、露光時間が長くなるに従ってHPFのカットオフ周波数を低い周波数に設定する。例えば、次のごとき設定例が考えられる。露光時間が4sのときはカットオフ周波数を0.05Hzとし、露光時間が2sのときはカットオフ周波数を0.1Hzとし、露光時間が1sのときはカットオフ周波数を0.5Hzとし、露光時間が1/2s以上のときはカットオフ周波数を1.0Hzに固定する。
このような露光時間とカットオフ周波数との対応関係はTucom100の図示しないFlashRomにテーブルデータとして記憶させておき、必要に応じて変更可能な構成としておくことが望ましい。
また、ステップS511の判定において、撮影開始指示がなされていない場合に、Tucom100はMucom18から撮影終了指示がなされたか否かを判定する(ステップS513)。ここで、“撮影終了指示”は撮影装置1の露光動作が終了した際にMucom18がTucom100に送信するコマンドである。このコマンドを受信することでTucom100は露光動作の終了を検知できる。ステップS513の判定において、撮影終了指示がなされた場合には、HPF213の定数をスルー画表示用の定数に設定し、またCCDユニット20の位置を初期位置(例えば中心位置)に戻した後(ステップS514)、ステップS501に戻る。一方、ステップS513の判定において、撮影終了指示がなされていない場合には、ステップS501に戻る。
以上説明したような第2の実施形態によれば、スルー画表示中にゼロ点算出を行ってスルー画表示中においても適正なブレ補正を行うことが可能である。
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
1…撮影装置、18…カメラ制御用マイクロコンピュータ(Mucom)、20…CCDユニット、21…CCDインターフェース回路、22…画像処理コントローラ、40…手ブレ補正ユニット、100…手ブレ補正制御用マイクロコンピュータ(Tucom)、101…ブレ検出部、102…ブレ補正駆動回路、103…ブレ補正駆動機構、104…位置検出センサ、105…表示部、201…ジャイロセンサ、202…増幅回路、203…AD変換器(ADC)、203…オフセット除去回路、204…オフセット量計算部、205…オフセット除去回路、206…オフセット加算部、207…平均化部、208…ゼロ点減算部、209…積分部、210…除算部、211…ゼロ点更新判定部、212…ゼロ点更新部、213…ハイパスフィルタ(HPF)、214…補正量演算部、215…駆動判定部、301…演算増幅器、302…DA変換器(DAC)
Claims (7)
- 振動に応じて角速度信号を検出する角速度センサと、
上記角速度信号を第1角速度データへ変換する変換器と、
振動がない状態における角速度センサの出力に対応する基準値を算出する基準算出部と、
上記第1角速度データと上記基準値との差である第2角速度データを出力する補正部と、
上記第2角速度データを積分し積分データを出力する積分部と、
上記積分部の出力に応じてブレ補正動作を行うブレ制御部と、
を具備し、
上記基準算出部は、上記積分データを積分時間で除算した値に基づいて上記基準値を求めることを特徴とするブレ補正装置。 - 振動に応じて角速度信号を検出する角速度センサと、
上記角速度信号を第1角速度データへ変換する変換器と、
振動がない状態における角速度センサの出力に対応する基準値を算出する基準算出部と、
上記第1角速度データと上記基準値との差である第2角速度データを出力する補正部と、
上記第2角速度データを積分し積分データを出力する積分部と、
上記積分部の出力に応じてブレ補正動作を行うブレ制御部と、
を具備し、
上記基準算出部は、上記積分データが所定値を超える場合には上記第1角速度データの平均値に基づいて上記基準値を算出し、上記積分データが所定値以下である場合には上記積分データを積分時間で除算した値に基づいて上記基準値を算出することを特徴とするブレ補正装置。 - 振動に応じて角速度信号を検出する角速度センサと、
上記角速度信号を第1角速度データへ変換する変換器と、
振動がない状態における角速度センサの出力に対応する基準値を所定時間毎に算出して基準値を更新する基準算出部と、
上記基準算出部における上記基準値の更新を許可又は禁止する更新判定部と、
上記第1角速度データと上記基準値との差である第2角速度データを出力する補正部と、
上記第2角速度データを積分し積分データを出力する積分部と、
上記積分部の出力に応じてブレ補正動作を行うブレ制御部と、
を具備し、
上記更新判定部は、上記積分データの所定時間の変化量が一定である場合にのみ上記基準値の更新を許可することを特徴とするブレ補正装置。 - 振動に応じて角速度信号を検出する角速度センサと、
上記角速度信号を第1角速度データへ変換する変換器と、
振動がない状態における角速度センサの出力に対応する基準値を所定時間毎に算出して更新する基準算出部と、
上記第1角速度データと上記基準値との差である第2角速度データを出力する補正部と、
上記第2角速度データを積分し積分データを出力する積分部と、
上記積分部の出力に応じてブレ補正動作を行うブレ制御部と、
を具備し、
上記ブレ制御部は、上記基準算出部において異なるタイミングで算出される2つの基準値の差が所定値未満の場合に上記ブレ補正動作を行い、上記2つの基準値の差が所定値を超える場合には上記ブレ補正動作を行わないことを特徴とするブレ補正装置。 - 上記ブレ制御部は、上記基準算出部において異なるタイミングで算出される2つの基準値の差が所定値を超える場合には上記ブレ補正動作を制限して行うことを特徴とする請求項4に記載のブレ補正装置。
- 上記基準算出部において異なるタイミングで算出される2つの基準値の差が所定値未満の場合に上記ブレ補正動作の効果が高い旨を示す表示を行い、上記2つの基準値の差が所定値を超える場合には上記ブレ補正動作の効果が低い旨を示す表示を行う表示部を更に具備することを特徴とする請求項4に記載のブレ補正装置。
- 被写体を撮像する撮像部と、
上記撮像手段から被写体の画像データを取得する撮像制御部と、
上記画像データから被写体のスルー画を表示する表示部と、
上記画像データを記録する記録部と、
振動に応じて角速度信号を検出する角速度センサと、
上記角速度信号を第1角速度データへ変換する変換器と、
振動がない状態における角速度センサの出力に対応する基準値を算出する基準算出部と、
上記第1角速度データと上記基準値との差である第2角速度データを出力する補正部と、
上記第2角速度データを積分し積分データを出力する積分部と、
上記積分部の出力に応じてブレ補正動作を行うブレ制御部と、
上記記録部に上記画像データを記録する際には上記基準算出部の動作を禁止し、上記表示部によって上記スルー画を表示させる際には上記基準算出部の動作を許可する制御部と、
を具備することを特徴とする撮影装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006223290A JP2008046478A (ja) | 2006-08-18 | 2006-08-18 | ブレ補正装置及び撮影装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP (1) | JP2008046478A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010004764A1 (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-14 | パナソニック株式会社 | 撮像装置 |
JP2016075727A (ja) * | 2014-10-03 | 2016-05-12 | リコーイメージング株式会社 | 像振れ補正装置及び該像振れ補正装置における像振れ補正方法 |
US9644964B2 (en) | 2013-11-12 | 2017-05-09 | Seiko Epson Corporation | IC for sensor with a switchable low pass filter, sensor device and electronic apparatus |
-
2006
- 2006-08-18 JP JP2006223290A patent/JP2008046478A/ja active Pending
Cited By (3)
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