JP2009077021A - 撮像装置、手振れ検出素子のキャリブレーション実行方法およびプログラム - Google Patents

撮像装置、手振れ検出素子のキャリブレーション実行方法およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】適切なタイミングでジャイロセンサ等の手振れ検出素子のキャリプレーションを実行する。
【解決手段】充電状態を検出する手段と、手振れ検出素子のキャリブレーションを実行する手段と、検出する手段が充電開始を検出したときに、キャリブレーションを実行する手段におけるキャリブレーションの開始を制御する手段とを備え、撮像装置の充電中に、手振れ検出素子のキャリブレーションを実行することによって、適当なタイミングでキャリブレーションが実施して、常に、手振れ補正の精度を高く維持する。
【選択図】図3

Description

本発明は、手振れ等による撮影画像の振れを手振れ検出素子により検出し、この撮影画像の振れを補正する補正機構を備えた撮像装置等に関する。
近年、CCD(Charge−Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)センサ等の固体撮像素子の高解像度化に伴い、撮影機能を有する様々な情報機器の需要が急速に高まっている。また、こうした状況に対応して、これら情報機器の小型、軽量化が進められている。しかし、これらの小型、軽量の情報機器は、携帯に便利であるという利点がある反面、撮影時のカメラの保持状態によっては、手振れの問題を起こしやすいという問題がある。
そのため、撮影画像の手振れを機械的に防止するため、例えば、ジャイロセンサ等の手振れ検出素子を備え、ジャイロセンサからの出力電圧から手振れの方向と手振れ量を検出し、この値に応じて、イメージセンサをシフトさせるような方法があった。
ところが、ジャイロセンサには、キャリブレーションが必要であるが、従来の手ぶれ補正機構では、ジャイロセンサからの出力電圧値が「手ぶれ」動作による出力なのか、撮像装置が置かれている状態なのか、または、ノイズ信号によるものなのか判断するのが困難であった。従って、ジャイロセンサのキャリプレーションを実行する場合、工場や修理作業場などの振動やノイズから遮断された環境下で行われていた。
こうした問題を回避するために、撮像装置が三脚に取り付けられた状態にあり、かつ、振れの少ない状態で、ジャイロセンサ等の手振れ検出素子のキャリプレーションを実行する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−189164号公報
しかしながら、上記のような従来の手ぶれ補正機構では、撮像装置の工場出荷時や故障による修理時に行うジャイロセンサのキャリブレーションを実行する為、経年劣化、環境変化等によって、ジャイロセンサの基準電圧値が変化しても、再度、キャリブレーションを実行することが出来ず、手ぶれ補正の精度が劣化してしまうといった問題があった。また、上記特許文献1に記載の技術では、三脚を用いることが必須の要件となっているために、三脚を用いない場合には、上記と同様に、キャリブレーションを実行することが出来ず、手ぶれ補正の精度が劣化してしまうといった問題があった。
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、適切なタイミングでジャイロセンサ等の手振れ検出素子のキャリプレーションを実行することができる撮像装置、手振れ検出素子のキャリブレーション実行方法およびプログラムを提供することを目的とする。
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
(1)本発明は、充電状態を検出する検出手段と、手振れ検出素子のキャリブレーションを実行するキャリブレーション実行手段と、該検出手段が充電開始を検出したときに、該キャリブレーション実行手段におけるキャリブレーションの開始を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする撮像装置を提案している。
(2)本発明は、(1)の撮像装置について、手振れ検出素子の出力値を所定数取得して、出力値の平均値を算出する算出手段と、該算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下であるか否かを判断する差分判定手段と、前記算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下である場合に基準電圧値を平均値で更新する更新手段と、をさらに備えたことを特徴とする撮像装置を提案している。
(3)本発明は、(1)または(2)の撮像装置について、前記制御手段は、前記検出手段が充電開始あるいは充電中止であることを検出したときに、該キャリブレーション実行手段にキャリブレーション開始信号あるいはキャリブレーション終了信号を送信して、該キャリブレーション実行手段を制御することを特徴とする撮像装置を提案している。
(4)本発明は、(1)または(2)の撮像装置について、前記制御手段は、前記検出手段が充電開始あるいは充電中止であることを検出したときに、該キャリブレーション実行手段にキャリブレーション開始信号あるいはキャリブレーション終了信号を送信して、該キャリブレーション実行手段を制御することを特徴とする撮像装置を提案している。
(5)本発明は、撮像装置における手振れ検出素子のキャリブレーション実行方法であって、該撮像装置本体の充電状態を検出する第1のステップと、該充電開始を検出したときに、手振れ補正モジュールを起動させる第2のステップと、手振れ検出素子の出力値を所定数取得して、出力値の平均値を算出する第3のステップと、該算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下であるか否かを判断する第4のステップと、前記算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下である場合に、基準電圧値を平均値で更新し、前記算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値よりも大きい場合に、前記第1のステップに処理を戻す第5のステップと、を有することを特徴とする手振れ検出素子のキャリブレーション実行方法を提案している。
(6)本発明は、撮像装置内のコンピュータに、撮像装置における手振れ検出素子のキャリブレーション実行させるためのプログラムであって、該撮像装置本体の充電状態を検出する第1のステップと、該充電開始を検出したときに、手振れ補正モジュールを起動させる第2のステップと、手振れ検出素子の出力値を所定数取得して、出力値の平均値を算出する第3のステップと、該算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下であるか否かを判断する第4のステップと、前記算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下である場合に、基準電圧値を平均値で更新し、前記算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値よりも大きい場合に、前記第1のステップに処理を戻す第5のステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。
本発明によれば、撮影装置の充電中にキャリブレーションを実施することによって、常に、適切なタイミングで手ぶれ補正の精度を保つことができるという効果がある。また、手ぶれ補正の精度が低下したときに、ユーザーにメンテナンスを行わせることが無い為、ユーザーの負担が大幅に軽減されるという効果がある。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
<第1の実施形態>
図1から図3を用いて、第1の実施形態について説明する。
<撮像装置の電気的構成>
本実施形態に係る撮像装置100は、図1に示すように、キー入力部10と、ストロボ発光部20と、LCD21と、レンズ30と、レンズ駆動ブロック31と、絞り兼用シャッター32と、CCD40と、画像処理部41と、充電状態検出部42と、外部通信I/F(Interface)43と、ストロボ駆動部44と、記録メディア45と、記録メディアI/F(Interface)46と、メモリ47と、DRAM(Dynamic Random Access Memory)48と、手振れ補正部50と、CPU(Central Processing Unit)60と、を備えており、記録メディアI/F46には、図示しない撮像装置100本体のカードスロットにメモリカード等の記録メディア45が着脱可能に接続される。
キー入力部10は、モードダイヤル、電源ボタン、シャッターボタン、Playボタン、Recボタン、動画ボタン、SETキー、コントロールボタン、MENUボタン、DISPキー等の複数の操作キーを含み、ユーザーのキー操作に応じた操作信号をCPU60に出力する。
レンズ30は、フォーカスレンズ、ズームレンズを含み、レンズ駆動ブロック31が接続されている。このレンズ駆動ブロック31は、図示しないフォーカスレンズ、ズームレンズをそれぞれ撮像面と平行な光軸方向に駆動させるフォーカスモータおよびズームモータと、CPU60からの制御信号にしたがってフォーカスモータおよびズームモータをそれぞれ駆動させるフォーカスドライバおよびズームモータドライバから構成されている。
絞り兼用シャッター32は、図示しない駆動回路を含み、この駆動回路はCPU60から送られてくる制御信号にしたがって絞り兼用シャッターを動作させる。なお、この絞り兼用シャッター32は、絞りとシャッターとして機能する。
ここで、絞りとは、撮像レンズ30から入ってくる光の量を制御する機構をいい、シャッターとは、CCD40に光を当てる時間を制御する機構をいう。また、CCD40に光を当てる時間(露出時間)は、シャッターの開閉速度(シャッター速度)によって変化するため、露出量は、この絞りとシャッター速度とによって定めることができる。
CCD40は、撮像レンズ30および絞り兼用シャッター32を介して投影された被写体の光を電気信号に変換し、撮像信号として画像処理部41に出力する。
画像処理部41は、CCD40から出力される撮像信号を相関二重サンプリングして保持するCDS(Correlated Double Sampling)回路、そのサンプリング後の撮像信号の自動利得調整を行うAGC(Automatic Gain Control)回路、その自動利得調整後のアナログの撮像信号をデジタル信号に変換するA/D変換器等から構成されている。また、このデジタル信号の画像処理(画素補間処理、γ補正、輝度色差信号の生成、ホワイトバランス処理、露出補正処理等)を実行する。
CPU60は、撮像装置100の各部を制御プログラムにしたがって制御するワンチップマイコンであって、時刻を計時するクロック回路を含む。
DRAM48は、表示データ等の各種データを一時保存する。また、CPU60のワーキングメモリとしても使用される。
外部通信I/F43は、外部の電子機器(例えば、パーソナルコンピュータ)との間でデータの入出力を行うものであり、USB規格、IEEE1394規格等の各種インターフェース規格による入出力を可能としており、これらの規格によるデータ入出力が可能なパソコン等の電子機器と接続可能となっている。また、IrDA規格による赤外線通信、Bluetooth規格による無線通信により外部の電子機器と画像データの入出力を可能としているものでも良い。
ストロボ駆動部44は、CPU60の制御信号にしたがって、ストロボ発光部20を閃光駆動させ、ストロボ発光部20は、これによりストロボを閃光させる。CPU60は、図示しない測光回路により、撮影シーンが暗いか否かを判断し、撮影シーンが暗いと判断し、かつ、撮影を行う場合(シャッターボタン4の押下時)には、ストロボ駆動部44に制御信号を出力する。
メモリ47は、CPU60による撮像装置100の各部の制御に必要なプログラムおよび各部の制御に必要なデータを記録格納しており、CPU60は、このプログラムにしたがって処理を実行する。
充電状態検出部42は、充電台からの充電用電流を検出し、充電の開始および終了(充電途中に撮像装置100が充電台から切り離された場合も含む。)を検出し、その状態に応じた信号をCPU60に送信する。
手振れ補正部50は、撮像装置100の撮像動作時にCPU60により起動され、手振れ補正処理を行う。また、手振れ補正部50は、撮像装置100の充電開始時にCPU60により起動され、キャリブレーション処理を行う。このとき、キャリブレーション処理において、手振れ補正部50内の手振れ検出素子の出力値を所定数取得して、出力値の平均値を算出し、算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下であるか否かを判断した上で、算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下である場合には、基準電圧値を平均値で更新し、算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値よりも大きい場合には、最初のステップに戻る処理を実行する。なお、構成や処理の詳細については、後述する。
<手振れ補正部の構成>
図2に示すように、本実施形態に係る手振れ補正部は、CCD40と、アクチュエータ51と、手振れ補正制御部52と、移動量検出部53と、作業用メモリ54と、フラッシュROM55とから構成されている。また、CCD40は、画像処理部41と接続され、画像処理部41はDRAM48およびCPU60と接続されている。また、手振れ補正制御部52は、CPU60に接続され、CPU60は、充電状態検出部42と接続されている。なお、図1と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有するため、その詳細な説明は省略する。
アクチュエータ51は、補正ステージ上に搭載されたCCD40を手振れ補正制御部52からの制御信号に基づいて、前後左右に移動させるものであり、入力された制御信号を物理量に変換するものである。
移動量検出部53は、ジャイロセンサ等の手振れ検出素子を含み、撮像素子100の移動量すなわち手振れ量を検出し、これを電圧に変換して出力するものである。
手振れ補正制御部52は、CPUからの制御開始コマンドあるいは、制御終了コマンドに基づいて、フラッシュROM55内に格納された手振れ補正制御プログラムを読出し、手振れ補正処理を実行あるいは、停止する。手振れ補正制御部52は、移動量検出部53が出力した電圧を基準電圧と比較し、これに基づき手振れを打ち消すようにアクチュエータ51に対して制御信号を出力する。アクチュエータ51は手振れ補正制御部52からの制御信号に基づいて、CCD40を配置した補正ステージを前後左右に移動させることで、手振れを補正する。
また、手振れ補正制御部52は、フラッシュROM55内に格納されたキャリブレーションプログラムを読出し、手振れ補正部のキャリブレーション処理を実行あるいは、停止する。手振れ補正制御部52は、静止状態において、移動量検出部53に含まれるジャイロセンサ等の手振れ検出素子の出力電圧を取得し、これを新たな基準電圧とすることで、移動量検出部53に含まれるジャイロセンサ等の手振れ検出素子のキャリブレーションを行う。作業用メモリ54は、前記移動量検出部53から検出された出力電圧値等のデータを一時保存するメモリである。フラッシュROM55は、補正制御プログラムやキャリブレーションプログラム、基準電圧情報等を格納する。
<手振れ補正部のキャリブレーション処理>
次に、図3を用いて、手振れ補正部のキャリブレーション処理について説明する。
まず、充電状態検出部42は、撮像装置100の充電が開始されたか否かを検出する(ステップS101)。このとき、撮像装置100の充電が開始されていないことを検出した場合には、元に、戻って待機する(ステップS101の「No」)。
一方で、充電状態検出部42が、撮像装置100の充電が開始されたことを検出した場合(ステップS101の「Yes」)には、CPU60がキャリブレーション開始コマンドを手振れ補正部50内の手振れ補正制御部52に送信する。通常、充電時には、撮像装置100はOFF状態にある。待機状態にあった手ぶれ補正部52は、キャリブレーション開始コマンドにより起動した後、手振れ補正部50に通電し、これを起動させる(ステップS102)。
そして、通電開始直後は、移動量検出部53の出力電圧が不安定であるのでこれを避けるため、所定時間待機(ステップS103)した後、作業メモリ54内の図示しないバッファをクリアし(ステップS104)、手振れ補正制御部52内の図示しないカウンタに取得回数カウント値を設定する(ステップS105)。
次に、手振れ補正制御部52がフラッシュROM55から読み出した手振れ補正制御プログラムにしたがって、ジャイロセンサからの出力電圧を移動量検出部53から取得し(ステップS106)、取得した値を作業メモリ54内の図示しないバッファに加算する(ステップS107)。そして、手振れ補正制御部52内の図示しないカウンタの取得カウンタ値を1つ減らす。
このとき、手振れ補正制御部52内の図示しないカウンタの取得カウンタ値が「0」であるか否かを確認し(ステップS109)、取得カウンタ値が「0」でない場合(ステップS109の「No」)には、さらに、充電状態検出部42により、撮像装置100の充電が終了されたか否かを検出する(ステップS110)。そして、充電状態検出部42により、撮像装置100の充電が終了されたことを検出した場合(ステップS110の「Yes」)には、ステップS101に処理を戻し、充電状態検出部42により、撮像装置100の充電が終了されていないことを検出した場合(ステップS110の「No」)には、ステップS106に処理を戻す。
一方、取得カウンタ値が「0」である場合(ステップS109の「Yes」)には、作業メモリ54内の図示しないバッファ内の値をカウンタに設定した取得回数で除算して、ジャイロセンサからの出力電圧の平均値を算出する(ステップS111)。
そして、算出した平均値とフラッシュROM55に格納された基準電圧とを比較して、平均値と基準電圧値との差が予め定められた所定値以下であるか否かを判定する(ステップS112)。このとき、平均値と基準電圧値との差が予め定められた所定値以下である場合(ステップS112の「Yes」)には、フラッシュROM55に格納されている基準電圧値を求めた平均値に更新して格納する(ステップS113)。そして、手ぶれ補正部50をOFFして(ステップS114)、キャリブレーション処理を終了する。一方、平均値と基準電圧値との差が予め定められた所定値以下でない場合(ステップS112の「No」)、ステップS101に処理を戻す。
したがって、本実施形態によれば、撮像装置の充電中に、ジャイロセンサ等の手振れ検出素子のキャリブレーションを実行することにより、適当なタイミングでキャリブレーションが実施されるため、常に、手振れ補正の精度を高く維持できる。また、充電中であるのでキャリブレーションからバッテリー電圧低下などの不安定要素を排除できる。
<第2の実施形態>
図4を用いて、第2の実施形態について説明する。
図4に示すように、本実施形態に係る手振れ補正部は、充電状態検出部42と手振れ補正制御部52とが直接接続されている。つまり、第1の実施形態では、充電状態検出部42は、撮像装置100の充電が開始されたか否か、あるいは終了されたか否かの検出結果をCPU60に信号で通知し、CPU60が、充電状態検出部42から受信した信号によって、手振れ補正部50内の手振れ補正制御部52にキャリブレーション開始コマンドあるいはキャリブレーション終了コマンドを送って、キャリブレーションの開始および終了に関する制御を行っていたが、本実施形態では、CPU60を介することなく、充電状態検出部42から直接、手振れ補正部50内の手振れ補正制御部52に例えば、「Hレベル」信号あるいは「Lレベル」信号を送信することによって、手振れ補正部50の起動が制御される。
したがって、本実施形態によれば、CPUを介することなく、充電状態検出部から信号で、直接、手振れ補正部50の起動が制御できるため、手振れ補正部50の起動時間をさらに短縮しつつ、常に、手振れ補正の精度を高く維持できる。
なお、撮像装置の処理をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを撮像装置に読み込ませ、実行することによって本発明の撮像装置を実現することができる。ここでいうコンピュータシステムとは、OSや周辺装置等のハードウェアを含む。
また、「コンピュータシステム」は、WWW(World Wide Web)システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されても良い。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。更に、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
第1の実施形態に係る撮像装置の構成図である。 第1の実施形態に係る手振れ補正部の構成図である。 第1の実施形態に係る手振れ補正部の処理フローである。 第2の実施形態に係る手振れ補正部の構成図である。
符号の説明
10・・・キー入力部、20・・・ストロボ発光部、21・・・LCD、30・・・レンズ、31・・・レンズ駆動ブロック、32・・・絞り兼用シャッター、40・・・CCD、41・・・画像処理部、42・・・充電状態検出部、43・・・外部通信I/F(Interface)、44・・・ストロボ駆動部、45・・・記録メディア、46・・・記録メディアI/F(Interface)、47・・・メモリ、48・・・DRAM(Dynamic Random Access Memory)、50・・・手振れ補正部、51・・・アクチュエータ、52・・・手振れ補正制御部、53・・・移動量検出部、54・・・作業用メモリ、55・・・フラッシュROM、60・・・CPU(Central Processing Unit)、100・・・撮像装置

Claims (6)

  1. 充電状態を検出する検出手段と、
    手振れ検出素子のキャリブレーションを実行するキャリブレーション実行手段と、
    該検出手段が充電開始を検出したときに、該キャリブレーション実行手段におけるキャリブレーションの開始を制御する制御手段と、
    を備えたことを特徴とする撮像装置。
  2. 手振れ検出素子の出力値を所定数取得して、出力値の平均値を算出する算出手段と、
    該算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下であるか否かを判断する差分判定手段と、
    前記算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下である場合に基準電圧値を平均値で更新する更新手段と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記制御手段は、前記検出手段が充電開始あるいは充電中止であることを検出したときに、該キャリブレーション実行手段にキャリブレーション開始コマンドあるいはキャリブレーション終了コマンドを送信して、該キャリブレーション実行手段を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
  4. 前記制御手段は、前記検出手段が充電開始あるいは充電中止であることを検出したときに、該キャリブレーション実行手段にキャリブレーション開始信号あるいはキャリブレーション終了信号を送信して、該キャリブレーション実行手段を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
  5. 撮像装置における手振れ検出素子のキャリブレーション実行方法であって、
    該撮像装置本体の充電状態を検出する第1のステップと、
    該充電開始を検出したときに、手振れ補正モジュールを起動させる第2のステップと、
    手振れ検出素子の出力値を所定数取得して、出力値の平均値を算出する第3のステップと、
    該算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下であるか否かを判断する第4のステップと、
    前記算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下である場合に、基準電圧値を平均値で更新し、前記算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値よりも大きい場合に、前記第1のステップに処理を戻す第5のステップと、
    を有することを特徴とする手振れ検出素子のキャリブレーション実行方法。
  6. 撮像装置内のコンピュータに、撮像装置における手振れ検出素子のキャリブレーション実行させるためのプログラムであって、
    該撮像装置本体の充電状態を検出する第1のステップと、
    該充電開始を検出したときに、手振れ補正モジュールを起動させる第2のステップと、
    手振れ検出素子の出力値を所定数取得して、出力値の平均値を算出する第3のステップと、
    該算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下であるか否かを判断する第4のステップと、
    前記算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値以下である場合に、基準電圧値を平均値で更新し、前記算出した出力値の平均値と基準電圧値との差が所定値よりも大きい場合に、前記第1のステップに処理を戻す第5のステップと、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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