JP2017111258A - 振れ状態判定装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振れ状態の変化を精度良く検知する。【解決手段】振れ検出センサ１０１からの生の角速度信号（Gyro_YawR）からオフセット信号(Gyro_YawOffset)を除去した角速度信号(Gyro_Yaw)を、ハイパスフィルタ１０４を通して直流ノイズを除去し、積分部１０６で角度信号にして手ぶれ補正機構の制御目標値１０７を得る。角速度信号(Gyro_Yaw)の低周波成分信号(Gyro_YawLPF)および高周波成分信号(Gyro_YawHPF)を求め、それぞれの信号に対するスコアを計算する。両スコアの合計からパンニング終了のタイミングを検知して、ハイパスフィルタ１０４をリセットする。【選択図】図２

Description

本発明は、手ぶれ補正機能付き撮像装置において実行される振れ検出処理に関する。

ジャイロ信号にはオフセット電圧などが含まれるため、ジャイロ信号を用いて防振制御を行う場合には、オフセット電圧を含む低周波ノイズを軽減させるためにハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を通してジャイロ信号を用いる。しかし、制御開始の前にパンニングなど大きな振れが検出されると、ハイパスフィルタの過渡応答の影響で、正しいフィルタリングを行うことができず、適切な防振制御ができない。そこで、パンニングが検出される際にジャイロのハイパスフィルタをリセットし、過渡応答を軽減する技術が知られている。例えば、パンニング発生後の過渡応答を抑制する目的で、ハイパスフィルタの出力が閾値以上のときにパンニング開始と判断し、ハイパスフィルタをリセットする構成が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００７−３２４９２９号公報

特許文献１の制御では、パンニングが終了する正確なタイミングでハイパスフィルタのリセットを完了しなければ、充分な効果を得ることができないが、パンニング終了など振れ状態の変化のタイミングを高精度に検知するのは困難である。

本発明は、振れ状態の変化を精度良く検知することを目的とする。

本発明の振れ状態判定装置は、振れ信号に対し、所定の周波数成分をカットするフィルタリング手段と、フィルタリング手段によってフィルタリングされた出力の状態に応じた評価を行う振れ信号評価手段と、評価に基づいて振れ状態の変化の有無を判定する判定手段とを備えたことを特徴としている。

振れ信号評価手段は、所定のルールに基づき上記出力に対して点数を付ける採点手段を備え、判定手段は、採点手段によって求められた点数に基づいてパンニングの終了を判定する。振れ信号評価手段は、採点手段によって求められた点数に基づいてパンニング開始を判定する判定手段を更に備えることが好ましい。フィルタリング手段は、例えば振れ信号に対する所定のカットオフ周波数を有するハイパスフィルタと、振れ信号に対する所定のカットオフ周波数を有するローパスフィルタである。

採点手段は、例えば、フィルタリングされた出力に対し、段階的に設定された閾値と点数の表に基づいて採点を行う。また、採点手段は、フィルタリングされた出力に対し、Ｎ次の関数を用いて点数を計算してもよい。

採点手段は、例えばヨー方向の振れ信号に対する所定のカットオフ周波数のハイパスフィルタの出力と、ヨー方向の振れ信号に対する所定のカットオフ周波数のローパスフィルタの出力と、ピッチ方向の振れ信号に対する所定のカットオフ周波数のハイパスフィルタの出力と、ピッチ方向の振れ信号に対する所定のカットオフ周波数のローパスフィルタの出力とに点数を付ける。また、採点手段は更に、ロール方向の振れ信号に対する所定のカットオフ周波数のハイパスフィルタの出力と、ロール方向の振れ信号に対する所定のカットオフ周波数のローパスフィルタの出力とに点数を付けてもよい。

判定手段は、例えばヨー方向、ピッチ方向の点数の合計、もしくは、ヨー方向の点数の合計、もしくは、ピッチ方向の点数の合計と所定の閾値との比較により、パンニング開始と判断する。また、振れ信号評価手段は、パンニング終了と判断されたタイミングで、振れ補正用の制御目標値を算出するために振れ信号に対し施されるハイパスフィルタをリセットすることが好ましい。

判定手段は、例えばヨー方向の点数が所定閾値以上、ピッチ方向の点数が所定閾値以下のときに、ピッチ方向に対して流し撮り状態にあると判断する。また、判定手段は、例えばピッチ方向の点数が閾値以上、ヨー方向の点数が閾値以下のときに、ヨー方向の対して流し撮り状態にあると判断する。

本発明の撮像装置は、上記の何れかに記載の振れ信号評価手段と、振れ信号を検出する振れ検出手段と、振れ信号に基づき振れ補正を行う振れ補正手段とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、振れ状態の変化を精度良く検知することができる。

本発明の一実施形態である撮像装置の構成を示すブロック図である。 センサ信号処理部の構成について説明するブロック図である。 第１実施形態のパン開始／終了検出処理のフローチャートである。 パン開始／終了検出処理のステップＳ２０１で実行される第１実施形態のスコア計算処理のフローチャートである。 図４のスコア計算処理で用いられるスコア（点数）表を例示したものである。 図３のステップＳ２０３で実行されるパン開始判定処理のフローチャートである。 図３のステップＳ２０４で実行されるパン終了判定処理のフローチャートである。 第２実施形態で用いられる流し撮り判定処理のフローチャートである。 スコアを用いない第３実施形態のパン開始判定処理のフローチャートである。 第４実施形態のパン開始／終了検出処理のフローチャートである。 図１０のステップＳ９０３で実行されるヨー軸に対する片軸用のパン開始判定処理のフローチャートである。 図１０のステップＳ９０４で実行されるヨー軸に対する片軸用のパン終了判定処理のフローチャートである。 第５実施形態のパン開始／終了検出処理のフローチャートである。 スコアを用いない第６実施形態の流し撮り判定処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である撮像装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態の撮像装置１０は、例えばデジタルカメラである。デジタルカメラ１０にはカメラ全体を制御するＣＰＵ１８が設けられる。電源スイッチＳＷＭＡＩＮは、デジタルカメラ１０の表面に設けられた電源ボタン（図示せず）の操作によりオン・オフが制御される。電源スイッチＳＷＭＡＩＮがオン状態になると、電池１４からＣＰＵ１８に電力が供給され、デジタルカメラ１０が作動する。

測光スイッチＳＷＳはデジタルカメラ１０の表面にあるシャッターボタン（図示せず）が半押しされるとオン状態になる。測光スイッチＳＷＳがオン状態になると、ＣＰＵ１８は測光処理および測距処理を実行する。すなわち、ＣＰＵ１８は、測光装置１１からの入力に基づいて露光値を演算し、この露光値に基づき撮影に必要となる絞り値、シャッタースピード、および撮像素子２０の露光時間を演算する。ここで、ＣＰＵ１８は、ボタン操作によってユーザが選択した露光時間を設定することも可能である。

また、ＣＰＵ１８は、測距装置１２からの入力に基づいて撮影レンズ１６の駆動量を演算し、フォーカス駆動回路２１に制御信号を出力する。その結果、フォーカス駆動回路２１から撮影レンズ１６へ駆動信号が出力される。

レリーズスイッチＳＷＲはシャッターボタンが全押しされるとオン状態になる。レリーズスイッチＳＷＲがオン状態になると、測光処理で算出した絞り値に応じて絞り駆動機構およびシャッター（いずれも図示せず）の駆動量がＣＰＵ１８により演算される。そして、演算結果に基づいてＣＰＵ１８から絞り駆動回路２２およびシャッター駆動回路２３へ制御信号が出力される。

さらに、絞り駆動回路２２から駆動信号が絞り駆動機構（図示せず）へ出力され、それにより絞り駆動機構が駆動される。絞り駆動機構が駆動されるとその動きは絞り（図示せず）に伝達され、絞りの開口径が所定の大きさに定められる。また、シャッター駆動回路２３から駆動信号がシャッターへ出力され、それによりシャッターが所定時間開放される。以上の制御により撮影レンズ１６を通過した光が撮像素子２０の受光面に入射する。

上述の電荷蓄積時間に基づいて撮像素子駆動回路２４へ制御信号が出力され、撮像素子駆動回路２４から撮像素子２０へ駆動信号が出力される。撮像素子２０は、受光領域に結像された被写体の光学像を光電変換し、アナログ画像信号を出力する。アナログ画像信号はＡ／Ｄ変換回路２５でデジタル画像信号へ変換され、ＣＰＵ１８へ入力される。

デジタル画像信号には、ＣＰＵ１８の制御に基づいて所定の画像処理が施される。ＤＲＡＭ３０には、画像処理の過程において画像データが一時的に格納される。所定の画像処理が施された画像データは、カメラ本体の背面に設けられたモニタ（ＬＣＤ）３１に表示される。ＥＥＰＲＯＭ３２には、カメラを動かすための各種プログラム等が格納されている。また、被写体の光量が不十分なときは、ＣＰＵからフラッシュ回路３３へ駆動信号が出力され、フラッシュ光が供給される。

また、デジタルカメラ１０は、手ぶれ補正機構（振れ補正手段）８０を備える。本実施形態の手ぶれ補正機構８０は、撮像素子２０を移動することで手ぶれを相殺するものであり、例えばデジタルカメラ１０のレンズが向けられた方向に対するヨー角速度、ピッチ角速度をジャイロセンサで検出する。各ジャイロセンサは、例えば振れ検出センサ８１に設けられ、角速度信号などのジャイロセンサからの信号（ジャイロ信号、あるいは振れ信号）は、後述するセンサ信号処理部８２へと入力され、制御目標値が算出されて同値が手ぶれ補正機構８０へと出力される。また、ＣＰＵ１８は、センサ信号処理部８２からの信号に基づいてカメラのパンニングの開始、パンニングの終了のタイミングを検出する（パン開始／終了検出の処理：後述）。

次に、図２を参照して第１実施形態のセンサ信号処理部８２の構成について説明する。なお、図２では、代表例として、ヨー角速度信号に対する振れ検出センサ８１からの信号処理について説明するが、他の軸周りのセンサ信号に関しても同様である。

センサ信号処理部８２では、まず振れ検出センサ８１のジャイロセンサから入力される生の角速度信号（Gyro_YawR）１０１から、オフセット値(Gyro_Yaw Offset)１０２が差し引かれる。オフセット値除去後の角速度信号（Gyro_Yaw）１０３は、低周波ノイズを除去するために、カットオフ周波数ｆｃ＝α［Ｈｚ］のハイパスフィルタ１０４を通して濾波される（直流成分カット）。ハイパスフィルタ１０４で濾波された角速度信号は、増幅器１０５で所定係数倍された後、積分部１０６で積算され、制御目標値１０７として計算される。

また、本実施形態では、オフセット値除去後の角速度信号（Gyro_Yaw）１０３は、カットオフ周波数ｆｃ＝β［Ｈｚ］のローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０８を通しても濾波され、低周波成分信号（Gyro_YawLPF）１０９として計算される。また更に、オフセット値除去後の角速度信号１０３から低周波成分信号（Gyro_YawLPF）１０９を差し引いた高周波成分信号（Gyro_YawHPF）１１０として計算される。

高周波成分信号（Gyro_YawHPF）１１０は、オフセット値を除去した角速度信号（Gyro_Yaw）１０３に対して、ハイパスフィルタ１０４とは異なるハイパスフィルタを使用して計算しても良いが、本実施形態では、演算処理の効率化などを考慮して、オフセット値を除去した角速度信号（Gyro_Yaw）１０３から低周波成分信号（Gyro_YawLPF）１０９を差し引いたものを高周波成分信号（Gyro_YawHPF）１１０としている。なお、低周波成分信号（Gyro_YawLPF）１０９、高周波成分信号（Gyro_YawHPF）１１０は、ＣＰＵ１８へと送信される（図１参照）。なお、ピッチ角など他の軸周りの信号に対するカットオフ周波数ｆｃは、ヨー角に対するものと同じであっても異なっていてもよく、好ましくはパンニング動作に対する各軸周りの角速度信号の応答特性に合わせて決定される。

次に図３のフローチャートを参照して、第１実施形態におけるパン開始／終了検出処理について説明する。

第１実施形態のパン開始／終了検出処理は、基本的にカメラ起動後、カメラ電源オフまで継続して、所定のサンプリング周期で実行される。なお、露光中にパンの状態の判定が変更されると、防振制御が正しく行えない等の懸念がある。そのためレリーズ処理が開始してからレリーズ終了までの期間は、本パンニング開始／終了検出処理を禁止しても良い。

パン開始／終了検出処理が開始すると、ステップＳ２０１において、パン開始／終了の判定用のスコア（点数）が計算される。次にステップＳ２０２において、現在の状態がパン発生状態であるか否かが判定され、パン発生状態でないと判定されると、ステップＳ２０３においてパン開始判定処理が実行され、本パン開始／終了検出処理は終了する。一方、ステップＳ２０２において、現在の状態がパン発生状態であると判定されると、ステップＳ２０４においてパン終了判定が実行され、本パン開始／終了検出処理は終了する。

次に図４のフローチャートおよび図５のスコア（点数）表を参照して、図３のステップＳ２０１において実行される第１実施形態のスコア計算（採点）処理について説明する。なお、以下の説明では、ヨー角、ピッチ角を用いたスコア計算処理について説明するが、ロール角に対するスコアも含めることもできる。

本実施形態では、パン開始／終了判定を行うために、以下の所定のルールに基づいてスコアを計算する。まず、スコア計算処理（図３、ステップＳ２０１）では、ステップＳ３０１において、ヨー角に対する低周波成分信号（Gyro_YawLPF）１０９と高周波成分信号（Gyro_YawHPF）１１０、図２を参照して説明されたヨー角に対する信号処理と同様の手法によりセンサ信号処理部８２において算出されるピッチ角に対する低周波成分信号（Gyro_PitchLPF）とピッチ角の高周波成分信号（Gyro_PitchHPF）について、それぞれのスコアが求められる。

信号Gyro_YawLPF、Gyro_YawHPF、Gyro_PitchLPF、Gyro_PitchHPFに対するスコアは、例えば図５に示されるテーブル３０３、３０４に基づいて決定される。すなわち、低周波成分信号に対するスコアは、テーブル３０３の閾値に基づき、例えばローパスフィルタ（ＬＰＦ）を通した各低周波成分信号Gyro_YawLPF、Gyro_PitchLPFの絶対値ＡＢＳ（ＬＰＦ）が１００以下ならば５０点、１００＜ＡＢＳ（ＬＰＦ）≦１５０ならば３０点、１５０＜ＡＢＳ（ＬＰＦ）≦２５０ならば１０点、ＡＢＳ（ＬＰＦ）＞２５０ならば０点が付けられる。また、高周波成分信号に対するスコアは、テーブル３０４の閾値に基づき、例えばハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を通した各高周波成分信号の絶対値ＡＢＳ（ＨＰＦ）が５０以下ならば３０点、５０＜ＡＢＳ（ＨＰＦ）≦１００ならば２０点、１００＜ＡＢＳ（ＨＰＦ）≦１５０ならば１０点、ＡＢＳ（ＨＰＦ）＞１５０ならば０点が付けられる。

次にステップＳ３０２において、テーブル３０３に基づく低周波成分信号Gyro_YawLPFのスコアYawLPFとテーブル３０４に基づく高周波成分信号Gyro_YawHPFのスコアYawHPFの合計をヨー角のスコアYawとして求めるとともに、テーブル３０３に基づく低周波成分信号Gyro_PitchLPFのスコアPitchLPFとテーブル３０４に基づく高周波成分信号Gyro_PitchHPFのスコアPitchHPFの合計をピッチ角のスコアPitchとして求める。そして、スコアYawとスコアPtichの合計を、スコアYPとする。なお、本実施形態では、カメラの保持状態が安定状態に近いほど、高スコアになるように計算が行われる。

図６は、図３のステップＳ２０３で実行されるパン開始判定処理のフローチャートである。図６を参照して本実施形態のパン開始判定処理について説明する。

パン開始判定処理では、まずステップＳ４０１において第１閾値を用いてスコアYPの値をチェックする。スコアYPが第１閾値以下であると判定されると、処理はステップＳ４０３に進み、パン開始カウンタをインクリメントする。一方、ステップＳ４０１でスコアYPが第１閾値より大きいと判定されると、ステップＳ４０２において、スコアYawが第２閾値以下、またはスコアPitchが第２閾値以下であるか否かが判定される。スコアYaw、Pitchの何れかが第２閾値以下であれば、処理はステップＳ４０３へ進み、パン開始カウンタがインクリメントされる。一方、ステップＳ４０２でスコアYaw、スコアPitchが共に第２閾値より大きいと判定されると、次のパン開始判定に備えて、ステップＳ４０６においてパン開始カウンタをリセットし、本パン開始判定処理は終了する。

また、ステップＳ４０３でパン開始カウンタがインクリメントされると、ステップＳ４０４でパン開始カウンタが第３閾値以上であるか否かが判定される。パン開始カウンタが第３閾値以上であると判定されると、ステップＳ４０５においてカメラの状態判定をパン発生状態へと変更し、次のパン開始判定に備えて、パン開始カウンタをリセットし、本パン開始判定処理は終了する。一方、ステップＳ４０４でパン開始カウンタが第３閾値より小さいと判定された場合、本パン開始判定処理は直ちに終了する。

図７は、図３のステップＳ２０４で実行されるパン終了判定処理のフローチャートである。図７を参照して本実施形態のパン終了判定処理について説明する。

パン終了判定処理では、まずステップＳ５０１において、スコアYPが第４閾値以上であるか否か判定される。スコアYPが第４閾値以上の場合は、ステップＳ５０２において、パン終了カウンタをインクリメントする。一方、スコアYPが第４閾値よりも小さいと判定された場合は、ステップＳ５０３でパン終了カウンタをリセットし、本パン終了判定処理を終了する。

ステップＳ５０２で、パン終了カウンタがインクリメントされると、ステップＳ５０４において、パン終了カウンタが第５閾値以上か否かが判定される。第５閾値以上であると判定された場合は、ステップＳ５０５において、パン終了と判定し、カメラの状態判定を安定状態へと変更し、次のパン終了判定に備えて、パン終了カウンタをリセットする。また、図２のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１０４をリセットするのに適正なタイミングであると判断できるので、ステップＳ５０６において、ハイパスフィルタ１０４のリセットを行い、本パン終了判定処理を終了する。なお、ステップＳ５０４でパン終了カウンタが第５閾値以下と判定されたときには、本パン終了判定処理は直ちに終了する。

なお、これらのパン開始／終了の判定には、ヨー角とピッチ角周りの振れ信号を用いたが、ロール角周りの振れ信号を追加して３つ軸の周りの振れ信号に基づき行ってもよい。

以上のように、第１実施形態では、振れ信号を低周波成分と高周波成分に分け、スコア化することで、パンニングの終了を精度良く検知することができる。パンニングの終了に合わせ、正確にフィルタのリセットを行うことができ防振精度が高められる。また、複数の軸周りの信号に対してスコア化し、これらのスコアを組み合わせて利用することで、状態により正確に把握し、より適切な処理が可能となる。更に、本実施形態では、パンニングの開始のタイミングもスコアから判定することで、パンニング開始のタイミングもより正確に判断できる。

なお、第１実施形態において、図４、図５を参照して説明したスコアの計算を別の方法で行うこともできる。例えば、図４、図５では、各軸に対するジャイロ信号の低周波成分と高周波成分の絶対値の大きさに応じて、段階的にスコアを割り当てたが、例えば、ジャイロ信号の低周波成分と高周波成分の絶対値Ｘを変数とするｎ次関数などの所定の関数を利用してスコアを求めることもできる。

例えばヨー角に関する低周波成分信号Gyro_YawLPFの絶対値をＸとして、ヨー角に関する低周波成分信号に対するスコアYawLPFを、ａ、ｂ、ｃを２次関数の係数として、
YawLPF = ａＸ²＋ｂＸ＋ｃ
として求める。ただし、Ｘが所定の閾値以上の時はスコアを0としてもよい。また、このとき同様に、ヨー角の高周波成分信号Gyro_YawHPFの絶対値をＸとして、ヨー角に関する高周波成分信号に対するスコアYawHPFを、ｄ、ｅ、ｆを２次関数の係数として、
YawHPF = ｄＸ²＋ｅＸ＋ｆ
として求める。

また、ピッチ角に関する低周波成分信号Gyro_PitchLPF、高周波成分信号Gyro_PitchHPFの絶対値に対しても同様にそれぞれ２次関数を定義し、各々のスコアPitchLPF、PitchHPFを求める。ヨー角、ピッチ角のスコアYaw、Pitchとしては、実施形態と同様に、Yaw = YawLPF + YawHPF、およびPitch = PitchLPF + PitchHPFを用い、スコアYpに関しても、実施形態と同様にスコアYp = スコアYaw＋スコアPitchとして求める。

なお、後述する流し撮り判定には、低周波成分信号のスコアと高周波成分のスコアの和ではなく、それらの差を判定に用いた方が高い精度で判定できる可能性があるため、スコアYaw2、Pitch2として、スコアYawLPFとスコアYawHPFの差（YawLPF - YawHPF）および／またはスコアPitchLPFとスコアPitchHPFの差（PitchLPF - PitchHPF）を計算しておくこともできる。

次に図８のフローチャートを参照して、流し撮り判定処理を備えた第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態は、流し撮り判定処理を備えたことを除き、第１実施形態と同様である。

カメラが大きく振れ、大きな振れ信号（ジャイロ信号）が検出されている状況には、被写体を追って、カメラを一方向に一定速度で動かしながら撮影を行なう流し撮りが含まれる。流し撮りにおいて、例えば、ヨー方向にのみカメラを動かす場合、ピッチ方向に対しては防振制御を行うことが好ましい。したがって、ヨー、ピッチの一方向にのみカメラを動かしていると判断される場合には流し撮りと判断して、それに応じた制御をすることが望ましい。なお、この流し撮り検出処理は、第１実施形態で説明をした図３のパン開始／終了検出処理と例えば並行して行われる。

本実施形態の流し撮り判定処理が開始されると、まずステップＳ７０１において、スコアYawが第６閾値以下か否かが判定される。なおステップＳ７０１の判定に、スコアYawでなく、閾値を変えて上述したスコアYaw2を使用してもよい。

ステップＳ７０１でスコアYawが第６閾値以下である判定されると、ステップＳ７０２において、ヨー方向に関するパン開始カウンタYawCをインクリメントする。一方、ステップＳ７０１で、スコアYawが第６閾値よりも大きいと判定されると、ステップＳ７０３において、ヨー方向に関するパン開始カウンタYawCがリセットされる。

ステップＳ７０２、またはステップＳ７０３で、ヨー方向に関するパン開始カウンタYawCが操作されると、ステップＳ７０４において、スコアPitchが第７閾値以下か否かが判定される。なお、同判定においてステップＳ７０１と同様に、上述したスコアPitch2を閾値を変えて使用することもできる。

ステップＳ７０４で、第７閾値以下と判定された場合は、ステップＳ７０５でパン開始カウンタPitchCをインクリメントする。一方、ステップＳ７０４で第７閾値より大きいと判定された場合は、ステップＳ７０６において、パン開始カウンタPitchCがリセットされる。ステップＳ７０５、またはステップＳ７０６で、ピッチ方向に関するパン開始カウンタPitchCが操作されると、ステップＳ７０７において、パン開始カウンタPitchCが第８閾値以下、かつ、パン検出カウンタYawCが第９閾値以上か否かが判定される。

ステップＳ７０７において、パン開始カウンタPitchCが第８閾値以下、かつ、パン検出カウンタYawCが第９閾値以上ではないと判定されると、ステップＳ７０９において、パン開始カウンタYawCが第８閾値以下、かつ、パン開始カウンタPitchCが第９閾値以上か否かが判定される。

一方、ステップＳ７０７において、パン開始カウンタPitchCが第８閾値以下、かつ、パン検出カウンタYawCが第９閾値以上であると判定される場合は、ヨー方向の流し撮りと判断できるので、ステップＳ７０８において、カメラの状態判定をヨー方向への流し撮り状態に変更し、その後、ステップＳ７０９の判定を実行する。

ステップＳ７０９において、パン開始カウンタYawCが第８閾値以下、かつ、パン開始カウンタPitchCが第９閾値以上であると判定される場合は、ピッチ方向への流し撮りと判断できるので、ステップＳ７１０において、カメラの状態判定をピッチ方向への流し撮り状態に変更し、本流し撮り判定処理は終了する。一方、ステップＳ７０９において、パン開始カウンタYawCが第８閾値以下、かつ、パン開始カウンタPitchCが第９閾値以上であると判定されと、本流し撮り判定処理は直ちに終了する。なお、手ぶれ補正機構８０（図１参照）は、ヨー方向、ピッチ方向への流し撮り状態の判定に合わせて、流し撮り方向と判定された方向に垂直な方向への振れ補正のみを行う。

以上のように、第２実施形態の構成においても、第１実施形態と略同様の効果が得られるとともに、ヨー方向やピッチ方向への流し撮りの有無を判定できるので、その状態に合わせ、流し撮り方向に対応しない方向に関する振れ補正を行うことができ、より状況に適した振れ補正処理が可能となる。

次に図９のフローチャートを参照して、パン開始判定にスコアを用いない第３実施形態について説明する。なお、第３実施形態は、パン開始判定にスコアを用いないことを除き、第１実施形態と同様である。

第３実施形態では、パン開始の判定にはスコアではなく、オフセット除去後の角速度信号（Gyro_Yaw、Gyro_Pitch）１０３（図２参照）やハイパスフィルタ１０４を通した角速度信号、低周波成分信号（Gyro_YawLPF、Gyro_PitchLPF）１０９、高周波成分信号（Gyro_YawHPF、Gyro_PitchHPF）１１０から判定を行う。

第３実施形態のパン開始判定処理では、まずステップＳ８０１において、オフセット除去後の角速度信号Gyro_Yawの値をチェックする。角速度信号Gyro_Yawが第１０閾値以下であると判定されると、処理ステップＳ８０３に進み、パン開始カウンタをインクリメントする。一方、ステップＳ８０１で角速度信号Gyro_Yawが第１０閾値より大きいと判定されると、ステップＳ８０２において、オフセット除去後の角速度信号Gyro_Pitchが第１０閾値以下であるか否かが判定される。角速度信号Gyro_Pitchが第１０閾値以下であれば、処理はステップＳ８０３へ進み、パン開始カウンタをインクリメントする。一方、ステップＳ８０２で角速度信号Gyro_Pitchが第１０閾値より小さいと判定されると、次のパン開始判定に備えて、パン開始カウンタをリセットし、本パン開始判定処理は終了する。

また、ステップＳ８０３でパン開始カウンタがインクリメントされると、ステップＳ８０５でパン開始カウンタが第１１閾値以上であるか否かが判定される。パン開始カウンタが第１１閾値以上であると判定されると、ステップＳ８０６においてカメラの状態判定をパン発生状態へと変更し、次のパン開始判定に備えて、パン開始カウンタをリセットし、本パン開始判定処理は終了する。一方、ステップＳ８０５でパン開始カウンタが第１１閾値より小さいと判定された場合、本パン開始判定処理は直ちに終了する。

以上のように、パン開始の判定にはスコアを用いない第３実施形態でも、ハイパスフィルタ１０４のリセットするタイミング、すなわちパンニングが終了する正確なタイミングは適切に判定することができる。なお、上記説明では、オフセット除去後の角速度信号Gyro_Yaw、Gyro_Pitchの値を参照してパン開始の判定を行ったが、これに替えて、ハイパスフィルタ１０４を通した角速度信号、低周波成分信号（Gyro_YawLPF、Gyro_PitchLPF）１０９、高周波成分信号（Gyro_YawHPF、Gyro_PitchHPF）１１０を用いてもよい。

次に、図１０〜図１２のフローチャートを参照して、第４実施形態の撮像装置について説明する。第４実施形態は、パン発生状態／安定状態をヨー方向、ピッチ方向それぞれについて別々に判定を行うものである。なお、それ以外の構成は第１実施形態と同様であり、その説明を省略する。

図１０は、第１実施形態の図３のフローチャートに対応する第４実施形態のパン開始／終了検出処理のフローチャートである。第４実施形態のパン開始／終了検出処理も第１実施形態のパン開始／終了検出処理と同様に、カメラ起動後はカメラの電源がオフされるまで継続して、所定のサンプリング周期で実行される。また、露光中にパンの状態の判定が変更されると、防振制御が正しく行えない等の懸念があるため、レリーズ処理が開始してからレリーズ終了までの期間は、本パンニング開始／終了検出処理を禁止しても良い。

パン開始／終了検出処理が開始すると、ステップＳ９０１において、パン開始／終了の判定用のスコアが計算される。次にステップＳ９０２において、現在の状態がヨー方向に関してパン発生状態にあるか否かが判定される。ステップＳ９０２で現在の状態がヨー方向に関してパン発生状態でないと判定されると、ステップＳ９０３においてヨー方向に関するパン開始判定が行われる。一方、現在の状態がヨー方向に関してパン発生状態であると判定されると、ステップＳ９０４においてヨー方向に関するパン終了判定が行われる。

ステップＳ９０３、Ｓ９０４においてヨー方向に関するパン開始／終了判定の何れかが実行されると、ステップＳ９０５において、現在の状態がピッチ方向に関してパン発生状態にあるか否かが判定される。ステップＳ９０５において、現在の状態がピッチ方向に関してパン発生状態でないと判定されると、ステップＳ９０６においてピッチ方向に関してパン開始判定が行われる。一方、ステップＳ９０５において、現在の状態がピッチ方向に関してパン発生状態であると判定されると、ステップＳ９０７においてピッチ方向に関するパン終了判定が行われる。

ステップＳ９０６、Ｓ９０７においてピッチ方向に関するパン開始／終了判定の何れかが実行されると、ステップＳ９０８において、ヨー方向、ピッチ方向の何れかがパン発生状態にあったか否かが判定される。ヨー方向、ピッチ方向の片軸でもパン発生状態にあれば、ステップＳ９０９において、図７で示したパン終了判定処理（図３、ステップＳ２０４）を実行する。

ステップＳ９０９のパン終了判定処理において、カメラが安定状態にあると判定されると、カメラの状態判定をヨー軸、ピッチ軸に関して安定状態へと変更する。また、次のパン終了判定に備えて、パン終了カウンタをリセットし、ヨー角速度信号およびピッチ角速度信号に対するそれぞれのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１０４をリセットして本パン開始／終了検出処理を終了する。なお、元々その軸に関して安定状態にあれば、その軸に関わるハイパスフィルタ１０４のリセットを行わないが、パン発生状態だった場合は、その軸に関わるハイパスフィルタ１０４のリセットを行う。

一方、ステップＳ９０８で、ヨーおよびピッチの何れの方向に関してもパン発生状態にない場合には、本パン開始／終了検出処理は直ちに終了する。なお、本実施形態では、各軸（ヨー軸、ピッチ軸）それぞれについて、パン開始、パン終了を判定しているが、図７で示した両軸を考慮した安定検出を合わせて行うことが好ましい。

図１１は、図１０のステップＳ９０３で実行されるヨー軸に対する片軸用のパン開始判定処理のフローチャートであり、図１２は、図１０のステップＳ９０４で実行されるヨー軸に対する片軸用のパン終了判定処理のフローチャートである。なお、ここではヨー軸に対する処理を代表例として示すが、ピッチ軸に対する処理に関しても同様である。

図１１の片軸用のパン開始判定処理では、まずステップＳ１００１において第１２閾値を用いてスコアYawの値をチェックする。スコアYawが第１２閾値以下であると判定されると、処理はステップＳ１００２に進み、パン開始カウンタYawCをインクリメントする。一方、ステップＳ１００１でスコアYawが第１２閾値より大きいと判定されると、ステップＳ１００３において、次のパン開始判定に備えて、ヨー軸に対するパン開始カウンタYawCをリセットし、本パン開始判定処理を終了する。

ステップＳ１００２でパン開始カウンタYawCがインクリメントされると、ステップＳ１００４でヨー方向に関するパン開始カウンタYawCが第１３閾値以上であるか否かが判定される。パン開始カウンタYawCが第１３閾値以上であると判定されると、ステップＳ１００５においてカメラのヨー方向に関する状態判定をパン発生状態へと変更し、次のパン開始判定に備えて、ヨー方向のパン開始カウンタYawCをリセットし、本パン開始判定処理を終了する。

図１２の片軸用のパン終了判定処理では、まずステップＳ１１０１において、スコアYawが第１４閾値以上であるか否か判定される。スコアYawが第１４閾値以上の場合は、ステップＳ１１０２において、パン終了カウンタYawCをインクリメントする。一方、スコアYawが第１４閾値よりも小さいと判定された場合は、ステップＳ１１０３でヨー方向に関するパン終了カウンタYawCをリセットし、本パン終了判定処理を終了する。

ステップＳ１１０２で、パン終了カウンタYawCがインクリメントされると、ステップＳ１１０４において、パン終了カウンタYawCが第１５閾値以上か否かが判定される。第１５閾値以上であると判定された場合は、ステップＳ１１０５において、ヨー方向のパン終了と判定し、カメラのヨー方向に関する状態判定を安定状態へと変更し、次のパン終了判定に備えて、パン終了カウンタをリセットする。また、ハイパスフィルタをリセットするのに適正なタイミングであると判断できるので、ステップＳ１１０６において、図２のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１０４のリセットを行い、本パン終了判定処理を終了する。なお、ステップＳ１１０４でパン終了カウンタが第１５閾値以下と判定されたときには、本パン終了判定処理は直ちに終了する。

以上のように、第４実施形態においても、第１実施形態と略同様の効果を得ることができる。

次に、図１３のフローチャートを参照して本発明の第５実施形態のパン開始／終了検出処理について説明する。第５実施形態は、第１実施形態の図３に示されたパン開始／終了検出処理に変更したものに対応し、パン発生状態／安定状態をヨー方向、ピッチ方向それぞれについて別々に判定を行うとともに、流し撮り判定処理を行うものである。なお、それ以外の構成は第１実施形態と同様であり、その説明を省略する。

第５実施形態のパン開始／終了検出処理が開始されると、ステップＳ１２０１でスコアの計算が行われ、続いてステップＳ１２０２において、カメラのヨー方向に対する状態が判定される。ステップＳ１２０２でヨー方向に対する状態が安定状態であると判定された場合は、ステップＳ１２０３において、ヨー方向に対するパン開始判定を行うとともに、ステップＳ１２０４において、ヨー方向に対する流し撮り判定を行った後、ステップＳ１２０９のピッチ判定へと移行する。なお、ステップＳ１２０３でパン開始と判定された場合には、ステップＳ１２０４をスキップしてステップＳ１２０９へジャンプしてもよい。

ステップＳ１２０２でヨー方向に対する状態が流し撮り状態であると判定された場合は、ステップＳ１２０５において、ヨー方向に対するパン開始判定を行うとともに、ステップＳ１２０６において、パン終了判定を行った後、ステップＳ１２０９のピッチ判定へと移行する。なお、パン終了判定は、カメラが安定している状態を判定するので、流し撮り状態のときも、カメラが安定になったかどうか判定するのが好ましい。また、ステップＳ１２０５でパン開始と判定された場合には、ステップＳ１２０６をスキップしてステップＳ１２０９へジャンプしてもよい。

また、ステップＳ１２０２でヨー方向に対する状態がパン状態であると判定された場合は、ステップＳ１２０７において、流し撮り判定を行うとともに、ステップＳ１２０８において、パン終了判定を行った後、ステップＳ１２０９のピッチ判定へと移行する。なお、ステップＳ１２０７で流し撮りと判定された場合は、ステップＳ１２０８をスキップしてステップＳ１２０９へジャンプしてもよい。

ステップＳ１２０９のピッチ（Pitch）判定では、ステップＳ１２０２〜Ｓ１２０８と同様の処理がピッチ方向に関して実行される。ステップＳ１２０９の処理が終了すると、ステップＳ１２１０において、第４実施形態の図１０のステップＳ９０８と同様に、安定状態でない軸があるか否か、すなわち、流し撮り、もしくはパン状態である軸があるか否かが判定される。安定状態でない軸が存在する場合は、ステップＳ１２１１において、図７に示されたパン終了判定処理を実行し、その後パン開始／終了検出処理を終了する。一方、ステップＳ１２１０で、ヨーおよびピッチの何れの方向に関してもパン発生状態あるいは流し撮り状態にない場合には、本パン開始／終了検出処理を直ちに終了する。

なお図１０のパン開始／終了検出処理と同様に、ステップＳ１２１１において、カメラが安定状態にあると判定されると、カメラの状態判定をヨー軸、ピッチ軸に関して安定状態へと変更する。また、次のパン終了判定に備えて、パン終了カウンタをリセットし、ヨー角速度信号およびピッチ角速度信号に対するそれぞれのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１０４をリセットして本パン開始／終了検出処理を終了する。なお、元々その軸に関して安定状態にあれば、その軸に関わるハイパスフィルタ１０４のリセットを行わないが、パン発生状態あるいは流し撮り状態だった場合は、その軸に関わるハイパスフィルタ１０４のリセットを行う。

以上のように、第５実施形態においても、第１や第４実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に図１４のフローチャートを参照して、スコアを用いない第６実施形態の流し撮り判定処理について説明する。本実施形態では、スコアを使用せずに流し撮り判定を片軸ずつ行う。ここではヨー方向に対して流し撮り判定を行う場合を例に説明する。なお、その他の構成に関しては、第１実施形態と同様であり、その説明は省略する。

第６実施形態の流し撮り判定処理が開始すると、ステップＳ１３０１において角速度信号（Gyro_Yaw）１０３（図２参照））の絶対値が第１６閾値以上かどうか判定する。ステップＳ１３０１で角速度信号（Gyro_Yaw）が第１６閾値以上と判定されると、ステップＳ１３０２に進み、第１６閾値以下と判定されるとステップＳ１３０４において、流し撮りカウンタYawC2をリセットして本流し撮り判定処理を終了する。

ステップＳ１３０２では、ヨー方向の状態がパン状態かどうか判定する。パン状態の場合はステップＳ１３０３において、角速度信号（Gyro_Yaw）の絶対値が第１７閾値以下か否かが判定される。角速度信号（Gyro_Yaw）の絶対値が第１７閾値よりも角速度信号（Gyro_Yaw）が大きいと判定された場合は、ヨー方向のパン状態が継続しているとして、ステップＳ１３０４において、流し撮りカウンタYawC2をリセットして、本流し撮り判定処理を終了する。

一方、ステップＳ１３０３で角速度信号（Gyro_Yaw）の絶対値が第１７閾値以下と判定された場合、または、ステップＳ１３０２において、パン状態でないと判定された場合は、ステップＳ１３０５において、流し撮りカウンタYawC2がインクリメントされる。その後ステップＳ１３０６において、流し撮りカウンタYawC2が第１８閾値以上であるか否かが判定される。流し撮りカウンタYawC2が第１８閾値以上である場合は、ステップＳ１３０７において、カメラのヨー方向の状態判定を流し撮り状態へ変更し、次の流し撮り検出に備えて、カウンタをリセットして本流し撮り判定処理を終了する。一方、ステップＳ１３０６において、流し撮りカウンタYawC2が第１８閾値以上である場合は、直ちに本流し撮り判定処理を終了する。

なお、角速度信号（Gyro_Yaw、Gyro_Pitch）などに替えて、ハイパスフィルタ１０４を通した角速度信号、低周波成分信号（Gyro_YawLPF、Gyro_PitchLPF）１０９、高周波成分信号（Gyro_YawHPF、Gyro_PitchHPF）１１０を、各軸の流し撮り判定に用いてもよい。

以上のように、第６実施形態の構成においても、第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、各軸方向の流し撮り状態も検出できるので、より適正な振れ補正制御を行うことができる。

なお、本実施形態では撮像素子を移動する形式の手ぶれ補正機構を例に説明を行なったが、レンズシフト方式など他の形式の手ぶれ補正機構であってもよい。また、本実施形態の手ぶれ補正では、ヨー角速度、ピッチ角速度を検出していたが、特にこの２軸に限定されるものではない。また、これらに加えロール角速度を検出する構成でもよく、特殊な用途においては、一軸方向のみの角速度に対応した構成であってもよい。また、本発明に関わる撮像装置の構成は、スマートホンや携帯電話などにも適用できる。更に、振れ状態の変化は、パンニング終了に対応する変化に限定されない。

また、上述した各実施形態および変形例に記載された各構成は、整合する範囲において各々組み合わせを変えて実施することもできる。

１０ デジタルカメラ
１８ ＣＰＵ
８０ 手ぶれ補正機構
８１ 振れ検出センサ
８２ センサ信号処理部

Claims (13)

1. 振れ信号に対し、所定の周波数成分をカットするフィルタリング手段と、
   前記フィルタリング手段によってフィルタリングされた出力の状態に応じた評価を行う振れ信号評価手段と、
   前記評価に基づいて振れ状態の変化の有無を判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする振れ状態判定装置。
2. 前記振れ信号評価手段が、所定のルールに基づき前記出力に対して点数を付ける採点手段を備え、前記判定手段が、前記採点手段によって求められた点数に基づいてパンニングの終了を判定することを特徴とする請求項１に記載の振れ状態判定装置。
3. 前記採点手段によって求められた点数に基づいてパンニングの開始を判定する判定手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の振れ状態判定装置。
4. 前記フィルタリング手段が、前記振れ信号に対する所定のカットオフ周波数を有するハイパスフィルタと、前記振れ信号に対する所定のカットオフ周波数を有するローパスフィルタであるとことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の振れ状態判定装置。
5. 前記採点手段が、フィルタリングされた出力に対し、段階的に設定された閾値と点数の表に基づいて採点を行うことを特徴とする請求項２〜３の何れか一項に記載の振れ状態判定装置。
6. 前記採点手段は、フィルタリングされた出力に対し、Ｎ次の関数を用いて点数を計算することを特徴とする請求項２〜３の何れか一項に記載の振れ状態判定装置。
7. 前記採点手段が、
   ヨー方向の振れ信号に対する所定のカットオフ周波数のハイパスフィルタの出力と、
   ヨー方向の振れ信号に対する所定のカットオフ周波数のローパスフィルタの出力と、
   ピッチ方向の振れ信号に対する所定のカットオフ周波数のハイパスフィルタの出力と、
   ピッチ方向の振れ信号に対する所定のカットオフ周波数のローパスフィルタの出力と
   に点数を付けることを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載の振れ状態判定装置。
8. 前記採点手段が更に、
   ロール方向の振れ信号に対する所定のカットオフ周波数のハイパスフィルタの出力と、
   ロール方向の振れ信号に対する所定のカットオフ周波数のローパスフィルタの出力と
   に点数を付けることを特徴とする請求項６に記載の振れ状態判定装置。
9. 前記判定手段が、ヨー方向、ピッチ方向の点数の合計、もしくは、ヨー方向の点数の合計、もしくは、ピッチ方向の点数の合計と所定の閾値との比較により、パンニング開始と判断することを特徴とする請求項２に記載の振れ状態判定装置。
10. パンニング終了と判断されたタイミングで、振れ補正用の制御目標値を算出するために前記振れ信号に対し施されるハイパスフィルタをリセットすることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の振れ状態判定装置。
11. 前記判定手段が更に、ヨー方向の点数が所定閾値以上、ピッチ方向の点数が所定閾値以下のときに、ピッチ方向に対して流し撮り状態にあると判断することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の振れ状態判定装置。
12. 前記判定手段が更に、ピッチ方向の点数が閾値以上、ヨー方向の点数が閾値以下のときに、ヨー方向の対して流し撮り状態にあると判断することを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の振れ状態判定装置。
13. 請求項１〜１１の何れかに記載の振れ状態判定装置と、
    前記振れ信号を検出する振れ検出手段と、
    前記振れ信号に基づき振れ補正を行う振れ補正手段と
    を備えることを特徴とする撮像装置。

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