JP2017090580A5

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Publication number: JP2017090580A5
Application number: JP2015217922A
Authority: JP
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2035-11-05

Description

ブレ検出手段から出力される角速度信号を、前記ブレ検出手段の出力バラツキに基づいて補正し、ブレ量に変換する変換手段と、撮像素子から出力された画像のフレームを複数の領域に分け、各領域毎にフレーム間の差分から算出される各領域毎の動きベクトルを、前記変換したブレ量を用いて、被写体に対応する被写体ベクトルと、背景に対応する背景ベクトルとに分離する分離手段と、前記変換手段により補正される前の角速度信号と、前記背景ベクトルと、ブレを光学的に補正する補正手段の位置を示す位置信号とに基づいて、前記ブレ検出手段の出力バラツキを同定する同定手段と、前記被写体ベクトルを、前記補正手段の駆動量に換算する換算手段と、を有し、前記変換手段は、前記同定手段により同定した前記出力バラツキに基づいて、前記角速度信号を補正することを特徴とする。

本発明の実施の形態に係る撮像装置の機能構成を示すブロック図。第１の実施形態に係る像ブレ補正制御部の構成を示すブロック図。角速度信号と位置信号と動きベクトルから、角速度センサのオフセットと感度を同定する方法を説明するための図。第１の実施形態に係るブレ信号システム同定部の構成を示すブロック図。第１の実施形態に係るブレ信号システム同定処理のフローチャート。一般的な１次のIIRフィルタの構成を示すブロック図。第１の実施形態の変形例に係るブレ信号システム同定処理のフローチャート。第２の実施形態に係る像ブレ補正制御部の構成を示すブロック図。第２の実施形態に係る像ブレ補正ユニットの説明図。第３の実施形態に係る被写体と、動きベクトルを検出するためのブロックの配置例を示す図。第３の実施形態に係る動きベクトルのヒストグラムを示す図。第３の実施形態に係る流し撮りアシスト制御部の構成を示すブロック図。第３の実施形態に係るブレ信号修正部と、被写体・背景ベクトル算出部の詳細構成を示したブロック図。

また新たな変数z(k)を以下のように定義する。

式（４）、（５）、（６）から以下の状態方程式を導くことができる。
θ(k+1) = θ(k)+ε
y(k) = θ(k)^T z(k)+ ω …（７）
ただしεは同定パラメータの変動成分を表すシステムノイズパラメータであり、ωは観測ノイズパラメータである。

次に、図４を用いてブレ信号システム同定部２１４の構成について説明する。ブレ信号システム同定処理のサンプリングは、観測データの中で一番サンプリングの遅い動きベクトルのサンプリングである30Hzもしくは60Hzとする。角速度信号や位置信号はＡＤ変換部２０１、２１３において数kHzでサンプリングされているが、動きベクトルと同期を取るため、撮像の露光重心タイミング信号を用いる。これにより、平均値算出部５０１では角速度信号の露光重心間のフレーム間平均値を算出し、差分算出部５０２では位置信号の露光重心間の差分からフレーム間ブレ補正角速度を算出する。また、動きベクトルは、変換部５０３において、角速度単位の動きベクトルに変換されて、フレーム間ブレ補正角速度と加算される。それぞれの信号をＬＰＦ５０４、５０５に入力することで、エイリアシングを軽減させる。そしてカルマンフィルタ５０６に入力することで、角速度センサの感度とオフセットが同定される。また同時に同定結果の信頼性を示す同定誤差分散も出力される。

Ｓ１０７以降は、カルマンフィルタの演算結果であるパラメータ同定値がどの程度収束したか判定をする。Ｓ１０７では、同定誤差分散P(k)が所定値T1とT2の間（予め決められた範囲内）にあるかどうか判断し、間にある場合は同定パラメータを像ブレ補正制御部１０６に反映（Ｓ１０８）する。さらに、積分部２０６のＬＰＦのフィルタ特性を特性の良い方向に変更（Ｓ１０９）した後、Ｓ１０１に戻る。

次に、像ブレ補正ユニットモデル部８１３について説明する。図９は像ブレ補正ユニットモデル部８１３を２次系のバネマスダンパモデルで簡易的に表した図である。像ブレ補正ユニット１０５の可動部である補正レンズの重量をM[kg]、バネ定数をk[N/m]、減衰係数をD[N・s/m]、レンズ駆動変位量をx(t)[m]、レンズに加わる力をu(t)[N]とする。この場合、運動方程式より以下の式（１３）が成り立つ。

上記方程式をラプラス変換し、制御対象を伝達関数で表現すると、以下の式（１４）になる。ただしH(s)は制御対象である像ブレ補正ユニット１０５の数理モデルの伝達関数とする。

これにより、手ブレ補正レンズは２次系の制御対象として近似され、伝達特性を表す。

ここでのレンズに加わる力u(t)は、ドライバ部２１１から出力されるレンズ駆動指令信号r(t)[N]と、加速度外乱などによる力d[N]の合成であり、以下の式（１５）となる。
u(t)=r(t)+d(t) …（１５）

Claims

ブレ検出手段から出力される角速度信号を、前記ブレ検出手段の出力バラツキに基づいて補正し、ブレ量に変換する変換手段と、
撮像素子から出力された画像のフレームを複数の領域に分け、各領域毎にフレーム間の差分から算出される各領域毎の動きベクトルを、前記変換したブレ量を用いて、被写体に対応する被写体ベクトルと、背景に対応する背景ベクトルとに分離する分離手段と、
前記変換手段により補正される前の角速度信号と、前記背景ベクトルと、ブレを光学的に補正する補正手段の位置を示す位置信号とに基づいて、前記ブレ検出手段の出力バラツキを同定する同定手段と、
前記被写体ベクトルを、前記補正手段の駆動量に換算する換算手段と、を有し、
前記変換手段は、前記同定手段により同定した前記出力バラツキに基づいて、前記角速度信号を補正することを特徴とする像ブレ補正装置。
前記変換手段は、前記出力バラツキに基づいて、前記変換に用いる係数を変更することを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
前記出力バラツキは、前記ブレ検出手段のオフセットと感度のバラツキであることを特徴とする請求項１または２に記載の像ブレ補正装置。
前記同定手段はカルマンフィルタまたは逐次最小二乗法を用いて同定を行い、
前記同定手段は同定結果の誤差分散を演算するための演算手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置。
前記誤差分散が予め決められた範囲以下の場合、前記範囲内にある場合よりも、前記変換手段は、処理する周波数の帯域を広くすることを特徴とする請求項４に記載の像ブレ補正装置。
前記動きベクトルの信頼性を判定する判定手段を更に有し、
前記動きベクトルの信頼性が予め決められた信頼性よりも低い場合に、前記同定手段は、前記同定を行わないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置。
前記角速度信号が予め決められた範囲内に無い場合に、前記同定手段は、前記同定を行わないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置。
前記動きベクトルと前記位置信号から得られる補正角速度の和が予め決められた範囲内に無い場合に、前記同定手段は、前記同定を行わないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置。
前記変換手段は、IIRフィルタを含み、
前記同定手段による前記同定を行わない期間が、予め決められた所定時間継続された場合に、前記変換手段は、前記IIRフィルタの帯域を狭くすることを特徴とする請求項７または８に記載の像ブレ補正装置。
被写体までの距離を検出する手段を有し、
前記演算手段は、前記被写体までの距離が所定値以上変動した場合、前記誤差分散を大きな値に変更することを特徴とする請求項４または５に記載の像ブレ補正装置。
焦点距離を変更するズームレンズを駆動する手段を有し、
前記同定手段は、前記焦点距離が第１の焦点距離の場合に、前記第１の焦点距離より長い第２の焦点距離の場合よりも、前記同定の収束スピードが遅くなるように、前記同定に用いる係数を設定することを特徴とする請求項４、５および１０のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置。
押し込み量に応じて２段階の操作が可能なシャッタレリーズ手段を有し、
前記同定手段は、前記シャッタレリーズ手段の第１段階目の操作がされている時間において、それ以外の時間よりも前記同定手段の収束スピードが速くなるように、前記同定に用いる係数を設定することを特徴とする請求項４、５、１０および１１のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置。
押し込み量に応じて２段階の操作が可能なシャッタレリーズ手段を有し、
前記シャッタレリーズ手段の第１段階目の操作がされている時間のフレームレートは、それ以外の時間よりも高いことを特徴とする請求項４、５および１０乃至１２のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置。
フォーカスレンズを駆動する駆動手段を有し、
前記シャッタレリーズ手段の第１段階目の操作がされている時間は、前記駆動手段による合焦後から静止画撮影前までの期間であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の像ブレ補正装置。
変換手段が、ブレ検出手段から出力される角速度信号を、前記ブレ検出手段の出力バラツキに基づいて補正し、ブレ量に換算する変換工程と、
分離手段が、撮像素子から出力された画像のフレームを複数の領域に分け、各領域毎にフレーム間の差分から算出される各領域毎の動きベクトルを、前記換算したブレ量を用いて、被写体に対応する被写体ベクトルと、背景に対応する背景ベクトルとに分離する分離工程と、
同定手段が、前記変換工程で補正される前の角速度信号と、前記背景ベクトルと、ブレを光学的に補正する補正手段の位置を示す位置信号とに基づいて、前記ブレ検出手段の出力バラツキを同定する同定工程と、
換算手段が、前記被写体ベクトルを、前記補正手段の駆動量に換算する換算工程と、
前記補正手段が、前記駆動量に基づいて、前記ブレを補正する補正工程と、を有し、
前記変換工程では、前記同定工程で同定した前記出力バラツキに基づいて、前記角速度信号を補正することを特徴とする像ブレ補正方法。