JP2011059345A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造・組み立てを行う際における傾き検出の調整の工数を低減することに適した撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、光電変換部をそれぞれ含む複数の画素が第１の方向及び第２の方向に配列された画素配列を有する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記撮像装置へ作用する、第１の検出軸に沿った方向の第１の重力加速度成分と、前記第１の検出軸に交差する第２の検出軸に沿った方向の第２の重力加速度成分を検出する加速度センサと、前記第１の検出軸によって測定された第１の重力加速度成分の大きさと、前記第２の検出軸によって測定された第２の重力加速度成分の極性とを検出することにより、前記撮像装置の傾きを演算する演算手段とを有し、前記加速度センサでは、前記第１の検出軸が前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれに交差する方向に沿っており、かつ、前記第２の検出軸が、前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれに交差し、前記第１の検出軸と異なる方向に沿っている。
【選択図】図７

Description

本発明は、撮像装置に関する。

近年のデジタルカメラは、低価格化、小型化が進み、多様なユーザ層を開拓して急速な普及を遂げている。また、デジタルカメラの操作性向上及び差別化を図るために、デジタルカメラの傾きを検出する技術も開発されている。特許文献１には、デジタルカメラの傾きを検出することにより、撮影された画像を撮影後に補正可能とし、ユーザの操作性を向上する技術が開示されている。

特開２００４−３４３４７６号公報

ＯＭＲＯＮ ＴＥＣＨＮＩＣＳ Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．２ ２００４

特許文献１には、図１０に示すような電子スチルカメラ１００が開示されている。電子スチルカメラ１００では、傾き検出センサ１０１が、撮像素子１０２の水平方向及び鉛直方向のそれぞれを基準軸として動作する１組のセンサにより構成される。具体的には、傾き検出センサ１０１は、重力加速度が検出可能な２軸加速度センサで構成される。図１１は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を使用して作られるピエゾ抵抗型の２軸加速度センサの一例を示すものである。この２軸加速度センサは、４本の梁１１１Ａ〜１１１Ｄにより支えられた錘１１２が、重力の影響により移動することにより、４本の梁に歪みが生じ各梁の抵抗値が変化する。より具体的には、各梁の長さが伸縮すると共に各梁の断面積が変化することにより各梁の抵抗値が変化する。その結果、２軸加速度センサでは、Ｘ軸及びＹ軸の各梁にかかる重力の大きさに応じて、それぞれ、水平軸に対するＸ軸及びＹ軸の傾きが検出される。図１２は、この２軸加速度センサを反時計方向に回転させた時に得られるＸ軸の出力例を示したものである。回転角度が０（ｄｅｇ）及び１８０（ｄｅｇ）のとき、Ｘ軸の出力は０（Ｖ）になる。回転角度が９０（ｄｅｇ）のとき、１（ｇ；重力加速度の単位）の重力に対応してＸ軸の出力は最大値＝１（Ｖ）になる。回転角度が２７０（ｄｅｇ）のとき、−１（ｇ）の重力に対応してＸ軸の出力は最小値＝−１（Ｖ）になる。図１２に示されるように、Ｘ軸の出力は、概して、重力に対する正弦波関数で与えられる。Ｙ軸の出力は、図示しないが、Ｘ軸の出力に対して９０（ｄｅｇ）位相の異なる正弦波関数として与えられる。

しかしながら、このピエゾ抵抗型の２軸加速度センサでは、Ｘ軸及びＹ軸の梁の断面積や、梁に対する錘の位置が必ずしも対照的にならない。そのため、２軸加速度センサは、その出力感度が固体ごとにばらつくことにより、図１２の破線Ａに示すように、Ｘ軸及びＹ軸の各軸の出力に構造上±５％程度の感度ばらつきによる誤差が発生する。更に、２軸加速度センサは、周囲温度の変化により、図１２の破線Ｂに示すように、Ｘ軸及びＹ軸の各軸の出力にオフセットが発生して±１（ｍｇ／℃）程度のオフセット誤差が発生する。更には、Ｘ軸及びＹ軸の各軸の出力に、これらの感度ばらつきによる誤差とオフセット誤差とが同時に発生することもある。これらのことから、特許文献１に開示された電子スチルカメラ１００では、傾き検出に要求される検出精度を得るために、その製造・組み立てにおいて、２軸加速度センサのＸ軸及びＹ軸のそれぞれの出力特性の誤差を低減するよう予め調整をしておく必要がある。この結果、特許文献１に開示された電子スチルカメラ１００では、その製造・組み立てを行う際における傾き検出の調整に多くの工数が必要となる。

本発明の目的は、製造・組み立てを行う際における傾き検出の調整の工数を低減することに適した撮像装置を提供することにある。

本発明の１つの側面に係る撮像装置は、光電変換部をそれぞれ含む複数の画素が第１の方向及び第２の方向に配列された画素配列を有する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記撮像装置へ作用する、第１の検出軸に沿った方向の第１の重力加速度成分と、前記第１の検出軸に交差する第２の検出軸に沿った方向の第２の重力加速度成分を検出する加速度センサと、前記第１の検出軸によって測定された第１の重力加速度成分の大きさと、前記第２の検出軸によって測定された第２の重力加速度成分の極性とを検出することにより、前記撮像装置の傾きを演算する演算手段とを有し、前記加速度センサでは、前記第１の検出軸が前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれに交差する方向に沿っており、かつ、前記第２の検出軸が、前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれに交差し、前記第１の検出軸と異なる方向に沿っていることを特徴とする。

本発明によれば、製造・組み立てを行う際における傾き検出の調整の工数を低減することに適した撮像装置を提供することができる。

第１実施形態に係る撮像装置の外観構成例を示す図。 本発明が適用された撮像装置のブロック図。 撮像素子と２軸加速度センサとの配置関係を示す図。 代表的な２軸加速度センサの出力感度特性。 ピエゾ抵抗型２軸加速度センサの例。 第１実施形態における２軸加速度センサの出力と姿勢との関係を示す図。 第１実施形態におけるフローチャート。 第２実施形態における２軸加速度センサの出力と姿勢との関係を示す図。 第２実施形態におけるフローチャート。 背景技術を説明するための図。 背景技術を説明するための図。 背景技術を説明するための図。

本発明の第１実施形態に係る撮像装置１の外観構成について、図１を用いて説明する。

撮像装置１は、静止画及び／又は動画を撮影可能な装置であり、例えばデジタル一眼レフカメラを含む。より詳細には、撮像装置１は、静止画及び／又は動画の撮影時に、撮像装置１の基準軸に対する傾き量を検出する。その検出された傾き量は、撮像装置１に設けられた表示部（例えば液晶ディスプレイ）５に表示される。ユーザは、表示部５に表示された傾き量に応じた姿勢で、撮像装置１（例えば撮像装置１）を構えることが可能となる。これにより、撮影時におけるユーザの意図しない画像の傾きを低減することが可能となる。

より具体的には、図１に示すように、撮像装置１では、その上面にモードダイヤル２及びシャッターボタン３が配されている。モードダイヤル２には、例えば、撮像モードを指定するための指示が入力される。シャッターボタン３には、例えば、撮像を実行するための指示が入力される。撮像装置１では、その背面における上部及び下部にそれぞれ光学ファインダ４及び表示部５が配されている。光学ファインダ４は、（撮像装置１の前面に配された）レンズ（図示せず）を通して入射した被写体の像を光学的に観察可能に構成されている。表示部５には、例えば、レンズにより撮像素子１０の画素配列ＰＡ（図３参照）に形成された被写体の像に応じた画像が表示される。なお、本願発明においては光学ファインダ４を用いたが、光学ファインダの代わりに電子ファインダを用い、撮像素子１０上に形成された被写体の像や表示部５に表示した画像を観察できるような構造でもよい。撮像装置１では、破線で示すように、その内部に加速度センサ６が配されている。加速度センサ６は、基準軸（すなわち、水平軸）に対する撮像装置１の傾斜角度（傾き量）を検出するために用いられる。加速度センサ６の出力は、撮像装置１を水平又は鉛直に構えるための指標とされる。

次に、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１の概略構成について、図２を用いて説明する。撮像装置１は、光学系（図示せず）、撮像素子１０、Ａ／Ｄ変換部１１、画像信号処理部１２、第１の記憶部１６、制御部１７、記録媒体Ｉ／Ｆ部１４、表示部５、第２の記憶部１８、及び加速度センサ６を備える。光学系は、主として、シャッター、レンズ及び絞りを備える。シャッターは、光路（光軸）上においてレンズの手前に設けられ、露出を制御する。レンズは、入射した光を屈折させて、撮像素子１０の画素配列（撮像面）ＰＡに被写体の像を形成する。絞りは、光路上においてレンズと撮像素子１０との間に設けられ、レンズを通過後に撮像素子１０へ導かれる光の量を調節する。撮像素子１０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサ又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサである。この撮像素子１０は、画素配列ＰＡに形成された被写体の像を画像信号に変換し、その画像信号を画素配列ＰＡから読み出して出力する。なお画素配列ＰＡでは、光電変換部をそれぞれ含む複数の画素が第１の方向ＤＲ１及び第２の方向ＤＲ２に配列されている（図３参照）。Ａ／Ｄ変換部１１は、撮像素子１０から出力された画像信号（アナログ信号）を量子化して画像信号（デジタル信号）へ変換する。撮像素子１０及びＡ／Ｄ変換部１１は、これらの露光動作を行う。

画像信号処理部１２は、Ａ／Ｄ変換部１１から出力された画像信号（デジタル信号）に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。例えば、画像信号処理部１２は、量子化された画像信号中のノイズ成分を軽減したり、量子化された画像信号のホワイトバランスを調整したりするなど、様々な処理を施すことにより、量子化された画像信号から画像データを生成する。画像信号処理部１２は、これらの現像動作を行う。画像信号処理部１２は、例えば、デジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）を含む。この画像データは、データバス１３を介して、第１の記憶部１６、制御部１７、記録媒体Ｉ／Ｆ部１４、及び表示部５などへ供給される。第１の記憶部１６は、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を含み、画像信号処理部１２から出力された画像データを記憶する。本実施形態においては、第１の記憶部１６は、画像データを撮像装置１で高速に処理をするためのバッファメモリとして機能する。第１の記憶部１６は、データバス１３を介して、画像信号処理部１２、記録媒体Ｉ／Ｆ１４、ＣＰＵ１７や表示部５に接続されている。

入力部４は、図１のモードダイヤル２及びシャッターボタン３を含み、ユーザからの指示を受け付けて制御部１７へ供給する。モードダイヤル２が撮影モードに設定された状態でシャッターボタン３が半押しされることにより撮影準備動作の指示（第１の指示）を受け付け、シャッターボタン３が全押しされることにより撮影開始の指示（第２の指示）を受け付ける。また、入力部４は、モードダイヤル２が再生モードに設定された状態で、後述の外部記録媒体１５に記録された画像データを再生するための再生指示を受け付ける。

制御部１７は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含み、撮像装置１における各部を全体的に制御する。また制御部１７は、決定部１７ａを含む。例えば、制御部１７は、シャッターボタン３が半押しされることにより撮影準備動作の指示を受け、露出制御、焦点調節制御、及びホワイトバランス制御などの撮影前に行う所定の制御動作を行うよう各部を制御する。また制御部１７は、シャッターボタン３が全押しされることにより撮影開始の指示を受け、撮像素子１０及びＡ／Ｄ変換部１１に露光動作を行わせ、その露光された画像信号に対して画像信号処理部１２に現像動作を行わせて撮影動作を行うよう各部を制御するる。さらに、制御部１７は、撮影動作によって現像された画像データに対して、記録媒体Ｉ／Ｆ部１４に外部記録媒体１５への記録動作を行わせる。また、制御部１７は、再生指示を受けて、記録媒体Ｉ／Ｆ部１４経由で外部記録媒体１５にアクセスし、外部記録媒体１５に記録された画像データを読み出して表示部５へ供給する。制御部１７は、記録媒体Ｉ／Ｆ部１４には、外部記録媒体１５が着脱可能に接続される。

記録媒体Ｉ／Ｆ部１４は、画像信号処理部１２から出力された画像データを受けて、その画像データを記録用の圧縮画像データに変換して外部記録媒体１５に記録する記録動作を行う。外部記録媒体１５は、例えば、メモリーカードを含むが、必ずしも着脱可能な外部メモリである必要は無く、撮像装置１に内蔵されたメモリであっても良い。表示部５は、画像信号処理部１２から供給された画像データを表示用の画像信号に変換して、その表示用の画像信号に応じた画像（スルー画像）を表示する。あるいは、表示部５は、記録媒体Ｉ／Ｆ部１４経由で外部記録媒体１５から読み出された画像データを表示用の画像信号に変換して、その表示用の画像信号に応じた画像（再生画像）を表示する。また、表示部５は、撮像装置１の各種設定情報や後述の傾き状態の情報の表示などにも使用される。第２の記憶部１８は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ-Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）である。第２の記憶部１８は、撮像時の設定データを電源ＯＦＦ状態でも記憶可能な不揮発性メモリである。第２の記憶部１８は、撮像装置１に固有なデータを記憶したり、加速度センサ６の特性を記憶したりすることにも用いられる。

加速度センサ６は、本実施形態においては２方向の加速度を検出可能な２軸加速度センサであり、撮像装置１へ作用する重力の方向、すなわち基準軸（すなわち、水平軸）に対する撮像装置１の傾斜角度（傾き量）を検出して制御部１７へ出力する。制御部１７の決定部１７ａは、加速度センサ６により検出された情報に基づいて、後述のようにして、撮像装置１の傾き量を決定し、その決定した情報を傾き情報として表示部５へ供給する。これにより、表示部５は、撮像装置１の傾き状態を示す傾き情報を表示する。その結果、撮像装置１により撮影時における画像の傾き状態をユーザに的確に知らせることを可能とし、より高品質な撮像が可能となる。なお、表示するのは表示部５に限定されず、例えば光学ファインダ４の代わりに電子ファインダを用いて、ファインダに撮像装置１の傾き状態を示す傾き情報を表示しても同様の効果が得られる。

次に、本実施形態における加速度センサ６に関して詳述する。図３は、撮像装置１に内蔵されている撮像素子１０、加速度センサ６の配置関係の一例を示すものである。加速度センサ６は、図３に示すように、撮像装置１に加わる重力加速度（ベクトル）における互いに交差する（例えば直交する）Ｘ軸及びＹ軸に沿った方向の成分を、それぞれ、Ｘ軸出力及びＹ軸出力として検出可能なものである。Ｘ軸出力は、重力加速度（ベクトル）におけるＸ軸に沿った方向の成分（第１の重力加速度成分）の大きさである。Ｙ軸出力は、重力加速度（ベクトル）におけるＹ軸に沿った方向の成分（第２の重力加速度成分）の大きさである。図３には、撮像素子１０の画素配列ＰＡにおける第１の方向ＤＲ１が水平軸に沿っており、画素配列ＰＡにおける第２の方向ＤＲ２が鉛直軸に沿っているような姿勢（これを横位置とする）で、撮像装置１が構えられた状態が示されている。

図３に示すように、加速度センサ６のＸ軸（第１の検出軸）は、第１の方向ＤＲ１及び第２の方向ＤＲ２によって成される平面上にあり、かつ第１の方向ＤＲ１及び第２の方向ＤＲ２のそれぞれに交差する方向に沿っている。加速度センサ６のＹ軸（第２の検出軸）は、第１の方向ＤＲ１及び第２の方向ＤＲ２によって成される平面上にあり、かつ第１の方向ＤＲ１及び第２の方向ＤＲ２のそれぞれに交差する方向に沿っている。加速度センサ６のＸ軸及びＹ軸のそれぞれが画素配列ＰＡの第１の方向ＤＲ１及び第２の方向ＤＲ２のそれぞれと成す角度は、画素配列ＰＡにおけるＹ軸に沿った方向に並ぶ最大画素数に対するＸ軸に沿った方向に並ぶ最大画素数の比率に応じて決定されている。例えば、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれが第１の方向ＤＲ１及び第２の方向ＤＲ２のそれぞれと成す角度は、画素配列ＰＡにおけるＹ軸に沿った方向に並ぶ最大画素数に対するＸ軸に沿った方向に並ぶ最大画素数の比率と「１」との差が閾値以下となるように決定されている。これにより、画素配列ＰＡを基準として加速度センサ６を本実施形態における傾き検出処理に適した向きで取り付けることができる。例えば、図３に示すように、加速度センサ６は、前記した撮像のための光軸（レンズから撮像素子１０へ至る光路）と直交する平面に配置される。そして、加速度センサ６のＸ軸及びＹ軸のそれぞれは、画素配列ＰＡの第１の方向ＤＲ１及び第２の方向ＤＲ２のそれぞれに対して４５（ｄｅｇ）傾斜するように加速度センサ６が取り付けられている。即ち、加速度センサ６のＸ軸及びＹ軸は、画素配列ＰＡの第２の方向ＤＲ２を軸にして線対称に取り付けられている。

ここで、加速度センサ６のＸ軸出力は重力に対する正接関数として与えられる。

Ｘ軸出力＝α１×ｓｉｎΘ１＋β１・・・数式１
数式１において、Θ１は、Ｘ軸と水平軸との角度であり、α１は、加速度センサの感度誤差であり、β１は、加速度センサのオフセット誤差である。

同様に、加速度センサ６のＹ軸出力も重力に対する正接関数として与えられる。

Ｙ軸出力＝α２×ｓｉｎΘ２＋β２・・・数式２
数式２において、Θ２は、Ｙ軸と水平軸との角度であり、α２は、加速度センサの感度誤差であり、β２は、加速度センサのオフセット誤差である。

図４の実線は、加速度センサ６の出力感度が、１（ｇ）の重力加速度で１（Ｖ）の出力を生じるものとした場合の代表的な出力特性を示すグラフである。図３に示す状態では、加速度センサ６のＸ軸にはｓｉｎ４５°（ｇ）の重力加速度が作用するため、約０．７０７（Ｖ）の出力が得られる。更に加速度センサ６及び撮像素子１０を反時計方向に４５（ｄｅｇ）回転させた時、Ｘ軸にはｓｉｎ９０°（ｇ）の重力加速度が作用するため、約１．０（Ｖ）の出力が得られる。このようにして、加速度センサ６及び撮像素子１０が、水平軸に対してなす角度に応じて、−１．０（Ｖ）〜１．０（Ｖ）の出力がＸ軸出力として得られる。

図５は、本実施形態における加速度センサ６に適用可能なＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を使用して作られるピエゾ抵抗型２軸加速度センサの一例を示すものである（非特許文献１参照）。４本の梁２０Ａ〜２０Ｄにより支えられた錘２１が、重力の影響により移動することにより、４本の梁に歪みが生じ、各梁２０Ａ〜２０Ｄの長さが伸縮すると共に各梁２０Ａ〜２０Ｄの断面積が変化することにより各梁２０Ａ〜２０Ｄの抵抗値が変化する。その結果、加速度センサ６のＸ軸及びＹ軸の梁にかかる重力の大きさに応じて、水平軸に対する傾きを示す信号が出力される。より具体的には、Ｘ軸（第１の検出軸）に沿って延びた梁２０Ｂ及び２０Ｄ（第１の検出手段）が、撮像装置１へ作用する重力加速度におけるＸ軸に沿った方向の第１の成分（第１の重力加速度成分）を検出して制御部１７へ出力する。また、Ｙ軸（第２の検出軸）に沿って延びた梁２０Ａ及び２０Ｃ（第２の検出手段）が、撮像装置１へ作用する重力加速度におけるＹ軸に沿った方向の第２の成分（第２の重力加速度成分）を検出して制御部１７へ出力する。

これにより、制御部１７の決定部１７ａは、第１の成分の値と第１の成分の極性（符号）と第２の成分の極性（符号）とを用いることにより、後述のようにして、撮像装置１の傾き量を決定し、その決定した情報を傾き情報とする。しかしながら、このピエゾ抵抗型の加速度センサ６では、Ｘ軸及びＹ軸の梁の断面積や、各梁に対する錘の位置が必ずしも対照的にならない。そのために固体ごとに出力感度がばらつき、構造上±５％程度の誤差が発生する。更には、周囲温度の変化により出力にオフセットが発生し、そのオフセット誤差は±１（ｍｇ／℃）程度のばらつきがある。その結果、加速度センサ６のＸ軸出力（又はＹ軸出力）には、図４の破線Ａに示すように、出力感度のばらつきによる誤差が発生したり、図４の破線Ｂに示すように、オフセット誤差が発生する。更には、これら感度ばらつきによる誤差とオフセット誤差とが同時に発生することもある。そのため、本実施形態における撮像装置１は、感度ばらつきによる誤差とオフセット誤差とについての加速度センサ６に対する校正データを、第２の記憶部１８に記憶している。

次に、本実施形態における加速度センサ６を用いた傾き量の検出に関して、図６及び図７を用いて詳述する。図６は、撮像装置１を反時計回りに回転させた時の加速度センサ６の出力関係を示すものである。この場合、本実施形態においては、横位置を第１の姿勢とし、加速度センサ６は鉛直方向に対して４５°傾いて配置されているため、撮像装置１を略水平（正位置）に構えた時の姿勢を回転角度Θ＝４５°とし、第１の姿勢の基準位置とする。撮像装置１の背面から前面へ向かう方向を軸として、撮像装置１を反時計回りに９０（ｄｅｇ）ごと回転させた姿勢を第２の姿勢、第３の姿勢、第４の姿勢としてそれぞれ説明する。なお、この場合各姿勢での基準位置は、第２の姿勢の基準位置が回転角度Θ＝１３５°、第３の姿勢の基準位置が回転角度Θ＝２２５°、第４の姿勢の基準位置が回転角度Θ＝３１５°となる。

例えば、図６における加速度センサ６のＸ軸出力が、Ｘ軸の水平軸に対する回転角度Θ＝０〜９０°の領域ＰＲ１１にあるとき、すなわち基準となる回転角度（Θ＝４５°）から±４５°の範囲内の姿勢にあるとき、撮像装置１が第１の姿勢にあるとする。同様にして、図６における加速度センサ６のＸ軸出力が、Ｘ軸の水平軸に対する回転角度Θ＝９０〜１８０°の領域ＰＲ１２にあるとき、すなわち基準となる回転角度（Θ＝１３５°）から±４５°の範囲内の姿勢にあるとき、撮像装置１が第２の姿勢にあるとする。図６における加速度センサ６のＸ軸出力が、Ｘ軸の水平軸に対する回転角度Θ＝１８０〜２７０°の領域ＰＲ１３にあるとき、すなわち基準となる回転角度（Θ＝２２５°）から±４５°の範囲内の姿勢にあるとき、撮像装置１が第３の姿勢にあるとする。図６における加速度センサ６のＸ軸出力が、Ｘ軸の水平軸に対する回転角度Θ＝２７０〜３６０°の領域ＰＲ１４にあるとき、すなわち基準となる回転角度（Θ＝３１５°）から±４５°の範囲内の姿勢にあるとき、撮像装置１が第４の姿勢にあるとする。

図７は、傾き検出処理の流れを示すフローチャートである。まず、第１の姿勢及び第２の姿勢について説明する。図３に示すように加速度センサ６のＸ軸及びＹ軸が画素配列ＰＡの第１の方向ＤＲ１及び第２の方向ＤＲ２に対してそれぞれ反時計回りに４５（ｄｅｇ）傾いている場合、第１の姿勢でのＸ軸出力を数式１より算出する。例えば、数式１に第１の姿勢の基準姿勢である回転角度（Θ＝４５°）すなわちΘ１＝４５°を代入して、
Ｘ軸出力＝α１×ｓｉｎ４５°＋β１＝０．７０７（Ｖ）・・・数式３
となる。同様に、第２の姿勢では、例えば、数式１にΘ１＝１３５°を代入して、
Ｘ軸出力＝α１×ｓｉｎ１３５°＋β１＝０．７０７（Ｖ）・・・数式４
となる。また、Ｘ軸と水平軸との角度Θ１は、数式１を変形して、
Θ１＝ｓｉｎ^−１（（Ｘ軸出力−β１）／α１）・・・数式５
となる。数式５から、第２の記憶部１８に予め記憶されている出力感度誤差α１及びオフセット誤差β１を用いることで、傾き量が検出可能となることが分かる。

そこで、制御部１７における決定部１７ａは、第２の記憶部１８にアクセスして、出力感度誤差α１及びオフセット誤差β１を第２の記憶部１８から受ける（Ｓ１）。そして、決定部１７ａは、加速度センサ６のＸ軸出力を加速度センサ６の梁２０Ｂ及び２０Ｄ（第１の検出手段）から受ける。決定部１７ａは、出力感度誤差α１、オフセット誤差β１、及びＸ軸出力を数式５に代入して０〜３６０°の範囲で２つのΘ１の値を求める。決定部１７ａは、求めた２つのΘ１の値を、基準軸に対する加速度センサ６のＸ軸の傾き量（傾き量）の候補とする（Ｓ２）。この段階では、２つのΘ１の値のいずれが傾き量であるのか特定されていない。数式３及び数式４に示されるように、第１の姿勢と第２の姿勢とで、加速度センサ６のＸ軸出力は、値の絶対値が均等であるとともにその極性（符号）が同じ（正）である。
一方、加速度センサ６のＹ軸出力は、Ｘ軸出力に対して位相が９０（ｄｅｇ）異なるので、Θ２＝Θ１＋９０°を数式２に代入して、
Ｙ軸出力＝α２×ｓｉｎ（Θ１＋９０°）＋β２・・・数式６
となる。第１の姿勢では、例えば、数式６にΘ１＝４５°を代入して、
Ｙ軸出力＝α２×ｓｉｎ１３５°＋β２＝０．７０７（Ｖ）・・・数式７
となる。同様に第２の姿勢では、例えば、数式６にΘ１＝１３５°を代入して、
Ｙ軸出力＝α２×ｓｉｎ２２５°＋β２＝−０．７０７（Ｖ）・・・数式８
で与えられる。数式７及び数式８に示されるように、第１の姿勢と第２の姿勢とで、加速度センサ６のＹ軸出力は、値の絶対値が均等であるが、その極性（符号）が反対である。つまり、加速度センサ６のＸ軸出力の極性（符号）とＹ軸出力の極性（符号）との組み合わせを用いることで撮像装置１の姿勢を判断することができる。

そこで、制御部１７の決定部１７ａは、加速度センサ６のＸ軸出力を加速度センサ６の梁２０Ｂ及び２０Ｄ（第１の検出手段）から受け、加速度センサ６のＹ軸出力を加速度センサ６の梁２０Ａ及び２０Ｃ（第２の検出手段）から受ける。決定部１７ａは、Ｘ軸出力が正でありＹ軸出力が正である場合（Ｓ３でＹｅｓ，Ｓ４でＹｅｓ）、処理をＳ５へ進める。Ｓ５では、決定部１７ａが、撮像装置１が第１の姿勢にあると判定する。これにより、決定部１７ａは、Ｓ２で求めた２つのΘ１の値のうち小さい方の値を、水平軸に対する加速度センサ６のＸ軸の傾き量とする。すなわち、決定部１７ａは、（Ｓ２で求めた２つのΘ１の値のうち小さい方の値）−４５°を、水平軸に対する撮像装置１の傾き量とする。

また、決定部１７ａは、Ｘ軸出力が正でありＹ軸出力が負である場合（Ｓ３でＹｅｓ，Ｓ４でＮｏ）、処理をＳ６へ進める。Ｓ６では、決定部１７ａが、撮像装置１が第２の姿勢にあると判定する。これにより、決定部１７ａは、Ｓ２で求めた２つのΘ１の値のうち大きい方の値を、水平軸に対する加速度センサ６のＸ軸の傾き量とする。すなわち、決定部１７ａは、（Ｓ２で求めた２つのΘ１の値のうち大きい方の値）４５°を、水平軸に対する撮像装置１の傾き量とする。なお、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ７では、Ｘ軸出力の極性（符号）を判断した後にＹ軸出力の極性（符号）を判断することとしているが、Ｙ軸出力の極性（符号）を判断した後にＸ軸出力の極性（符号）を判断してもよい。また、Ｙ軸出力を用いて撮像装置１の傾き量を検出しないため、Ｙ軸出力に発生する、出力感度誤差α２及びオフセット誤差β２を予め第２の記憶部１８に記憶する必要はない。

次に、第３の姿勢及び第４の姿勢について説明する。以下では、第１の姿勢及び第２の姿勢と異なる部分を中心に説明する。図３に示すように加速度センサ６のＸ軸及びＹ軸が画素配列ＰＡの第１の方向ＤＲ１及び第２の方向ＤＲ２に対してそれぞれ反時計回りに４５（ｄｅｇ）傾いている場合、第３の姿勢では、例えば、数式１にΘ１＝２２５°を代入して、
Ｘ軸出力＝α１×ｓｉｎ２２５°＋β１＝−０．７０７（Ｖ）・・・数式９
同様に第４の姿勢では、例えば、数式１にΘ１＝３１５°を代入して、
Ｘ軸出力＝α１×ｓｉｎ３１５°＋β１＝−０．７０７（Ｖ）・・・数式１０
となる。数式９及び数式１０に示されるように、第３の姿勢と第４の姿勢とで、加速度センサ６のＸ軸出力は、値の絶対値が均等であるとともにその極性（符号）が同じ（負）である。

一方、加速度センサ６のＹ軸出力は、Ｘ軸出力に対して位相が９０（ｄｅｇ）異なるので、Θ２＝Θ１＋９０°を数式２に代入して、数式６に示されるようになる。第３の姿勢では、例えば、数式６にΘ１＝２２５°を代入して、
Ｙ軸出力＝α２×ｓｉｎ３１５°＋β２＝−０．７０７（Ｖ）・・・数式１１
となる。同様に第４の姿勢では、例えば、数式６にΘ１＝３１５°を代入して、
Ｙ軸出力＝α２×ｓｉｎ４５°＋β２＝０．７０７（Ｖ）・・・数式１２
で与えられる。数式１１及び数式１２に示されるように、第３の姿勢と第４の姿勢とで、加速度センサ６のＹ軸出力は、値の絶対値が均等であるが、その極性（符号）が反対である。加速度センサ６のＸ軸出力の極性（符号）とＹ軸出力の極性（符号）との組み合わせをもちいることで撮像装置１の姿勢を判断することができる。そこで、決定部１７ａは、Ｘ軸出力が負でありＹ軸出力が正である場合（Ｓ３にてＮｏ，Ｓ７にてＹｅｓ）、処理をＳ８へ進める。そしてＳ８においては、決定部１７ａが、撮像装置１が第３の姿勢にあると判定する。決定部１７ａは、Ｘ軸出力が負でありＹ軸出力が負である場合（Ｓ３にてＮｏ，Ｓ７にてＮｏ）、処理をＳ９へ進める。その後、Ｓ５と同様の処理が行われる。Ｓ９では、決定部１７ａが、撮像装置１が第４の姿勢にあると判定する。その後、Ｓ６と同様の処理が行われる。

本実施形態によれば、撮像装置１に対して４５（ｄｅｇ）傾けて設けられた、加速度センサ６のＸ軸出力を出力感度誤差α１及びオフセット誤差β１で補正して用いる。これにより、Ｘ軸出力（第１の成分）の極性とＹ軸出力（第２の成分）の極性とに応じて撮像装置１の姿勢を判断する。そして、その判断した撮像装置１の姿勢に応じて、Ｘ軸出力により求められた２つの傾き量（水平軸に対する２つの傾斜角度）のうちどちらが撮像装置の傾き量を示しているのかを決定する。この結果、Ｙ軸出力（第２の成分）の値（大きさ）を用いることなく、Ｘ軸出力（第１の成分）の値（大きさ）を用いることにより、撮像装置１の傾き量を決定することができる。

これにより、本実施形態に係る撮像装置では、傾き検出に要求される検出精度を得るために、その製造・組み立てにおいて、２軸加速度センサの１つの軸（例えば、Ｘ軸）の出力特性の誤差を低減するよう予め調整をおけばよいことになる。言い換えると、本実施形態に係る撮像装置では、傾き検出に要求される検出精度を得るために、その製造・組み立てにおいて、加速度センサの２軸目例えば、Ｙ軸）の出力特性の誤差を低減するような調整が不要になる。ここで出力特性の誤差を低減するような調整とは、例えばＹ軸出力における出力感度誤差α２及びオフセット誤差β２を予め求めておくことが挙げられる。すなわち、本実施形態によれば、製造・組み立てを行う際における傾き検出の調整の工数を低減することに適した撮像装置を提供することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る撮像装置１を、図２、図８及び図９を用いて説明する。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

本実施形態では、加速度センサ６のＸ軸が画素配列ＰＡの第１の方向ＤＲ１に対して、加速度センサ６のＹ軸が第２の方向ＤＲ２のそれぞれに対して、それぞれ３０（ｄｅｇ）傾斜するように加速度センサ６が取り付けられている。図８は、撮像装置１の背面から前面へ向かう方向を軸として、撮像装置１を反時計回りに回転させた姿勢における上記のように設けられた加速度センサ６の出力関係を示すものである。この場合、加速度センサ６のＹ軸は鉛直方向に対して３０°傾いて配置されているため、撮像装置１を略水平（正位置）に構えた時の姿勢を回転角度Θ＝３０°とし、第１の姿勢の基準位置とする。撮像装置１の背面から前面へ向かう方向を軸として、撮像装置１を反時計回りに９０（ｄｅｇ）ごと回転させた姿勢を、第２の姿勢、第３の姿勢、第４の姿勢とする。なお、この場合、各姿勢の基準位置は、第２の姿勢の基準位置が回転角度Θ＝１２０°、第３の姿勢の基準位置が回転角度Θ＝２１０°、第４の姿勢の基準位置が回転角度Θ＝３００°となる。

本実施形態においては、図８に示すように、加速度センサ６のＸ軸出力が、Ｘ軸の水平軸に対する回転角度Θ＝−４５〜４５°の領域ＰＲ２１にあるとき、すなわち基準となる回転角度（Θ＝３０°）が含まれる領域内の姿勢にあるとき、撮像装置１が第１の姿勢にあるとする。同様にして、図６における加速度センサ６のＸ軸出力が、Ｘ軸の水平軸に対する回転角度Θ＝４５〜１３５°の領域ＰＲ２２にあるとき、すなわち基準となる回転角度（Θ＝１２０°）が含まれる範囲内の姿勢にあるとき、撮像装置１が第２の姿勢にあるとする。図６における加速度センサ６のＸ軸出力が、Ｘ軸の水平軸に対する回転角度Θ＝１３５〜２２５°の領域ＰＲ２３にあるとき、すなわち基準となる回転角度（Θ＝２１０°）が含まれる範囲内の姿勢にあるとき、撮像装置１が第３の姿勢にあるとする。図６における加速度センサ６のＸ軸出力が、Ｘ軸の水平軸に対する回転角度Θ＝２２５〜３１５°の領域ＰＲ２４にあるとき、すなわち基準となる回転角度（Θ＝３００°）が含まれる範囲内の姿勢にあるとき、撮像装置１が第４の姿勢にあるとする。

図９は、傾き検出処理の流れを示すフローチャートである。主として、第１の姿勢及び第２の姿勢について説明する。本実施形態においては、数式１に第１の姿勢の基準姿勢である回転角度（Θ＝３０°）すなわちΘ１＝３０°を代入して、
Ｘ軸出力＝α１×ｓｉｎ３０°＋β１＝０．５００（Ｖ）・・・数式１３
となる。上記数式１３からも分かるように本実施形態では、第１の姿勢における加速度センサ６のＸ軸出力＝０．５００（Ｖ）であるため、前後に１°ずらした時の電圧の差（出力感度）は、約０．０１５（Ｖ／ｄｅｇ）となる。ここで、第１実施形態では、第１の姿勢における加速度センサ６のＸ軸出力＝０．７０７（Ｖ）であるため、出力感度は約０．０１２（Ｖ／ｄｅｇ）となる。よって本実施形態においては第１の実施形態よりも約２５（％）程度、出力感度を向上させることが可能となる。

同様に、第２の姿勢では、例えば、数式１にΘ１＝１２０°を代入して、
Ｘ軸出力＝α１×ｓｉｎ１２０°＋β１＝０．８６６（Ｖ）・・・数式１４
となる。上記数式１４からも分かるように本実施形態では、第２の姿勢における加速度センサ６のＸ軸出力＝０．８６６（Ｖ）であるため、前後に１°ずらした時の電圧の差（出力感度）は、約０．００９（Ｖ／ｄｅｇ）となる。ここで、第１実施形態では、第２の姿勢における加速度センサ６のＸ軸出力＝０．７０７（Ｖ）であるため、出力感度は約０．０１２（Ｖ／ｄｅｇ）の出力感度となる。よって本実施形態においては第１の実施形態よりも約２５（％）程度、出力感度を低下させることになる。

また、第３の姿勢では、例えば、数式１にΘ１＝２１０°を代入して、
Ｘ軸出力＝α１×ｓｉｎ２１０°＋β１＝−０．５（Ｖ）・・・数式１５
同様に、第４の姿勢では、例えば、数式１にΘ１＝３００°を代入して、
Ｘ軸出力＝α１×ｓｉｎ３００°＋β１＝−０．８６６（Ｖ）・・・数式１６
となる。

そこで、決定部１７ａは、Ｘ軸出力が正の値でありかつ第１の閾値ＴＨ１（＝０．７（Ｖ））より大きい（第１の閾値ＴＨ１以上である）場合（Ｓ３でＹｅｓ，Ｓ２４でＹｅｓ）、処理をＳ６へ進める。これによってＳ６では、決定部１７ａが、撮像装置１が第２の姿勢にあると判定する。

あるいは、決定部１７ａは、Ｘ軸出力が正の値でありかつ第１の閾値ＴＨ１より小さい場合（Ｓ３でＹｅｓ，Ｓ２４にてＮｏ）、処理をＳ３７へ進める。

あるいは、決定部１７ａは、Ｘ軸出力が負の値でありかつ第２の閾値ＴＨ２（＝−０．７（Ｖ））より小さい（第２の閾値ＴＨ２以下である）場合（Ｓ３でＮｏ，Ｓ２７でＹｅｓ）、処理をＳ９へ進める。Ｓ９では、決定部１７ａが、撮像装置１が第４の姿勢にあると判定する。

あるいは、決定部１７ａは、Ｘ軸出力が負の値でありかつ第２の閾値ＴＨ１より大きい場合（Ｓ３でＮｏ，Ｓ２７にてＮｏ）、処理をＳ３７へ進める。

Ｓ３７においては、決定部１７が、加速度センサ６のＹ軸出力の符号を判定する。決定部１７は、Ｙ軸出力が負の場合（Ｙ軸出力＜０、Ｓ３７でＹｅｓ）は、処理をＳ８へと進める。Ｓ８では、決定部１７ａが、撮像装置１が第３の姿勢にあると判定する。Ｓ３７において、決定部１７は、加速度センサ６のＹ軸出力の符号が正の場合（Ｙ軸出力＞０、Ｓ３７でＮｏ）は、処理をＳ５へと進める。Ｓ５では、決定部１７ａが、撮像装置１が第１の姿勢にあると判定する。

本実施形態においては、第１の姿勢と第２の姿勢とで得られる出力レベルが約０．１６（Ｖ）異なることを利用することにより、Ｙ軸出力の符号を用いることなく、撮像装置１が基準位置にあれば姿勢を判断することができる。また、Ｘ軸出力（第１の成分）の値とＹ軸出力（第２の成分）の符号とに応じて基準位置以外の姿勢になっても第１から第４の姿勢に分類して、撮像装置１の姿勢を判断することができる。本実施形態によれば、撮像装置１に対して３０°傾けて設けられた、加速度センサ６のＸ軸出力を出力感度誤差α１及びオフセット誤差β１で補正して用いることにより、Ｘ軸出力の値とＹ軸出力の極性とに応じて撮像装置１の姿勢を判断することができる。よって、傾き検出に要求される検出精度を得るために、その製造・組み立てにおいて、２軸加速度センサの１つの軸（例えば、Ｘ軸）の出力特性の誤差を低減するよう予め調整をおけばよいことになる。

なお、第１実施形態、第２実施形態ともに２軸方向の加速度を測定する加速度センサを使用していたが、３軸の加速度センサのうちの２軸を使用したり、１軸方向の加速度センサを２つ使用して本実施例に書かれている検出軸方向の加速度を検出させたりしても良い。

Claims (3)

1. 光電変換部をそれぞれ含む複数の画素が第１の方向及び第２の方向に配列された画素配列を有する撮像素子を備えた撮像装置であって、
   前記撮像装置へ作用する重力加速度における、第１の検出軸に沿った方向の第１の重力加速度成分と、前記第１の検出軸に交差する第２の検出軸に沿った方向の第２の重力加速度成分を検出する加速度センサと、
   前記第１の検出軸によって測定された第１の重力加速度成分の大きさと、前記第２の検出軸によって測定された第２の重力加速度成分の極性とを検出することにより、前記撮像装置の傾きを演算する演算手段と、
   を有し、
   前記加速度センサでは、前記第１の検出軸が前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれに交差する方向に沿っており、かつ、前記第２の検出軸が、前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれに交差し、前記第１の検出軸と異なる方向に沿っている
   ことを特徴とした撮像装置。
2. 前記第１の検出軸及び前記第２の検出軸のそれぞれが前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれと成す角度は、前記画素配列における前記第２の検出軸に沿った方向に並ぶ最大画素数に対する前記第１の検出軸に沿った方向に並ぶ最大画素数の比率に応じて決定されている
   ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記第１の検出手段と前記第２の検出手段とは、少なくとも２つの検出軸を有する１つの加速度センサに含まれている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。

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