JP2019029835A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザー操作の手間を生じさせることなく消費電力の増加を最小限に抑えて角速度センサのオフセットを算出できる撮像装置を提供する。【解決手段】ファインダに接眼した撮影状態を検知するファインダ撮影検知手段と、撮影準備指示を検知する撮影準備指示検知手段と、角速度を検出する角速度検出手段と、角速度検出手段で検出した角速度を記憶する記憶部と、を備えた撮像装置で、ファインダ撮影検知手段により、ファインダに接眼した撮影状態を検知すると、角速度検出手段により所定時間間隔で検出した複数の角速度を記憶部で記憶し、撮影準備指示検知手段が撮影準備指示を検知した時、撮影準備指示検知前の所定期間の角速度の変化量が所定値以内であった場合は、撮影準備指示検知前の所定期間に記憶された複数の角速度より角速度検出手段の出力オフセットを算出する角速度オフセット算出手段を備えた。【選択図】図６

Description

本発明は、撮像装置の制御に関し、特に撮像装置に搭載される角速度センサの出力の補正に関するものである。

従来、角速度センサを撮像装置に搭載し、角速度センサの出力結果が様々な用途に使われている。例えば、被写体の背景が流れたように撮影する流し撮り撮影を補助する目的として、角速度センサの出力結果を基に撮像装置がシャッター速度を自動的に決定する方法などが挙げられる。

しかし角速度センサは、個体バラつき、温度ドリフト、実装状態やパッケージの経時変化、センサへの物理的なストレス状態などによって、出力結果にオフセットが生じてしまう。個体バラつきに関しては、撮像装置の工場出荷前の調整で取り除くことは可能であるが、その他のオフセット要因に関しては工場出荷後に生じてしまうものである。

オフセットが生じた状態で撮像装置をパンさせた場合、ある一定の角速度にも関わらずパンの方向によって出力結果が異なってしまう。つまり、パンの方向によってシャッター速度が異なって決定されてしまうという問題が生じる。

以下の特許文献では、加速度センサや角速度センサの出力結果を補正する発明が開示されている。特許文献１では、加速度センサの出力の最大値と最小値を用いて、加速度センサのオフセット成分を求める発明が開示されている。特許文献２では、３軸以上の加速度センサの出力で角速度ゼロを判別し、角速度ゼロ時の角速度センサ出力でオフセットを補正する発明が開示されている。特許文献３では、角速度センサの出力で静止状態を判別し、静止状態での角速度センサ出力と温度を記録して温度補正式を算出する発明が開示されている。

特開２０１２− ９５２０７号公報 特開２０１２− ３７４０５号公報 特開２０１５−１７９８８７号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、加速度センサの出力の最大値と最小値でオフセットを求められる状況は限定的である。よって、オフセット成分算出を目的とした操作指示をユーザーへ通知することが考えられ、ユーザー側にとっては煩わしさが生じてしまう。また、特許文献２や３に開示された従来技術では、撮像装置が起動中には頻繁に静止状態の判別を行わなくてはいけなかったり、撮像装置のメイン電源オフ時に自動起動させたりと、角速度センサのオフセットを算出するタイミングを探すための消費電力の増加の懸念があった。

そこで、本発明の目的は、ユーザー操作の手間を生じさせることなく消費電力の増加を最小限に抑えて角速度センサのオフセットを算出できる撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、撮影者がファインダに接眼した撮影状態であることを検知するファインダ撮影検知手段と、撮影準備指示を検知する撮影準備指示検知手段と、角速度を検出する角速度検出手段と、前記角速度検出手段で検出した角速度を記憶する記憶部と、を備えた撮像装置であって、前記ファインダ撮影検知手段により、撮影者が前記ファインダに接眼した撮影状態であることを検知すると、前記角速度検出手段により所定時間間隔で検出した複数の角速度を前記記憶部で記憶し、前記撮影準備指示検知手段が撮影準備指示を検知した時、撮影準備指示検知前の所定期間の角速度の変化量が所定値以内であった場合は、撮影準備指示検知前の前記所定期間に記憶された複数の角速度より前記角速度検出手段の出力オフセットを算出する角速度オフセット算出手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ユーザー操作の手間を生じさせることなく消費電力の増加を最小限に抑えて角速度センサのオフセットを算出できる撮像装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置の各軸を示す図である。 本発明の実施形態に係る第一実施形態のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る第二実施形態のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る第二実施形態で検出不可能な回転状態の一例である。 本発明の実施形態に係る第三実施形態のフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施形態による、角速度センサの出力オフセット算出方法についての構成を説明する。撮像装置１は、制御部３に各デバイスが接続されている構成となっている。制御部３はマイコンやＦＰＧＡなどであり、通信機能、タイマー機能、カウント機能、ＤＡＣ（デジタル−アナログ変換）機能、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換）機能、入出力ポートの制御機能、メモリ機能、各種演算機能等を有している。また、複数の角速度より角速度検出手段のオフセットを算出する角速度オフセット算出手段を備えている。また、時刻取得手段としての時計機能も備えている。

撮像装置１は、光学式もしくは電気表示式のファインダ２を備える。近接センサ４は、赤外ＬＥＤとフォトダイオードなどで構成され、撮影者がファインダ２を覗いているかどうかを検知しファインダ撮影検知結果を制御部３へ通知する、ファインダ撮影検知手段として用いることができる。

撮影準備指示検出部５は、押し込み式のスイッチなどで構成され、撮影者からの撮影準備指示を検知し撮影準備指示を制御部３へ通知する、撮影準備指示検知手段として用いることができる。制御部３は撮影準備指示により、不図示のピント調整やシャッター速度などの決定を行う。

撮影指示検出部６は、押し込み式のスイッチなどで構成され、撮影者からの撮影指示を検知し撮影指示を制御部３へ通知する。制御部３は撮影指示により、撮像部７へ撮像命令を通知する。

撮像部７はＣＭＯＳセンサやＡＤＣ（アナログ−デジタル変換）などで構成されており、制御部３からの撮像命令を受けることにより撮像を行う。

Ｐｉｔｃｈ回転角速度センサ１１、Ｙａｗ回転角速度センサ１２、Ｒｏｌｌ回転角速度センサ１３は３軸ジャイロセンサなどで構成される角速度検出手段である。例えば、図２で示す撮像装置１のそれぞれの回転軸に対する角速度を検出して制御部３へ出力する。

Ｘ軸加速度センサ２１、Ｙ軸加速度センサ２２、Ｚ軸加速度センサ２３は３軸加速度センサなどで構成され、図２で示す撮像装置１のそれぞれの軸に対する加速度を検出して制御部３へ出力する、加速度検出手段である。各軸の加速度センサの出力結果を演算することにより、重力方向に対する姿勢を検出することができる。また、各軸の加速度センサの出力をモニタすることにより、撮像装置１の落下や衝撃、振動などを検知することもできる。

Ｘ軸磁気センサ３１、Ｙ軸磁気センサ３２、Ｚ軸磁気センサ３３は３軸地磁気センサなどで構成され、図２で示す撮像装置１のそれぞれの軸に対する磁束密度を検出して制御部３へ出力する、磁束密度検出手段である。地磁気を検出できる場所においては、各軸の磁気センサの出力結果を演算することにより、方位を求めることができる。

温度センサ４１は、撮像装置１の温度を検出し制御部３へ出力する。ＧＰＳ受信機４２は、撮像装置１の位置情報を検出し制御部３へ出力する。

記憶部８はＲＡＭやＲＯＭなどで構成され、各種センサの出力等を記憶保持しておくことができる。例えば、角速度、加速度、磁束密度などを複数記憶することができる。また、時刻、温度、位置情報、撮影指示回数、衝撃検知回数、角速度オフセットなども記憶することができる。

図３は、図１に示す撮像装置１の角速度センサ出力のオフセット算出方法に関する第一実施形態で、制御部３の制御の主要部分を抜粋したフローチャートである。ステップＳ１０１では、制御部３は近接センサ４の検知結果を取得し、撮影者がファインダに接眼した撮影状態であるかどうかの判断を行う。もし、撮影者がファインダに接眼していない場合は、本フローを終了する。

ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で撮影者がファインダに接眼した撮影状態と判断した場合に、制御部３はＰｉｔｃｈ回転角速度センサ１１、Ｙａｗ回転角速度センサ１２、Ｒｏｌｌ回転角速度センサ１３のそれぞれの角速度センサから角速度を取得し、記憶部８に記憶する。

ステップＳ１０３では、撮影者による撮影準備指示を撮影準備指示部５が検知したかを判断する。撮影準備指示の検知が無ければ、例えば１０ｍｓの時間をおいた後にステップＳ１０１の判定に戻り、以後はファインダ撮影状態を終えるか撮影準備指示を検知するまで、角速度センサから角速度を取得し記憶部８に記憶することを繰り返す。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で撮影準備指示を検知した場合に、記憶部８に記憶されている角速度のサンプルが１秒間以上あるかの判定を行っている。例えば１０ｍｓ間隔で角速度を取得した場合、各軸の角速度サンプルが１００個以上あるかを判定を行う。人間の手ブレは数Ｈｚ〜十数Ｈｚであり、１秒間の角速度データを平均化することで、手ブレがあってもある程度確度の高いオフセットを算出することができる。もし、角速度のサンプルが１秒間以上無い場合、角速度のオフセット算出として信頼できるデータ数に達していないと判断し、本フローを終了する。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で角速度サンプルが１秒間以上あると判定した場合に、その１秒間の角速度サンプルの変化を確認する。変化の確認方法としては、例えば、１秒間の角速度サンプルのうちの最大値と最小値の差ΔＰｉｔｃｈ、ΔＹａｗ、ΔＲｏｌｌを求めることで確認できる。ファインダ２を覗いて構えた時、撮影者が構図を変えなければ、角速度の出力は手ブレの分だけ変化する。もし、ΔＰｉｔｃｈ、ΔＹａｗ、ΔＲｏｌｌの何れかが手ブレ時の変化量以上の値となっていた場合、構えている最中にパンを行ったなどが考えられるので、撮像装置１に回転が発生したと判断し、本フローを終了する。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で角速度サンプルの変化が所定値以内であると判定した場合、１秒間の角速度サンプルを用いて、例えば平均化するなどにより、各角速度センサのオフセットを算出する。ステップＳ１０７では、算出した各角速度センサのオフセットを記憶部８に保存する。

一般的には、角速度センサ１１〜１３のオフセットを算出する場合、撮像装置１が静止している状態で角速度出力を取得しオフセットを算出している。しかし、撮像装置１が起動している時の静止状態とは、三脚固定での撮影時などシチュエーションが限られている。本実施形態を用いれば、撮像装置１が比較的安定状態にあるタイミングを見計らって角速度センサのオフセットを算出することが可能となる。これにより、ユーザー操作の手間を生じさせることなく、また頻繁に静止状態かの判定を実行したり、電源オフ時に自動起動するなどを行わないことで電力消費を最小限に抑えることができる。

（第２の実施形態）
角速度センサ１１〜１３においては、等速回転時の角速度出力は一定となってしまい、オフセットなのか等速回転運動なのかを判別することができない。そこで、本実施形態では、１秒間の角速度サンプルの他に、１秒間の加速度センサ２１〜２３の出力の変化も併せて確認することで、１秒間の角速度サンプルの信頼性を判断している。図４は、本実施形態におけるフローチャートを表している。図４のＳ２０１〜Ｓ２０７は図３のＳ１０１〜Ｓ１０７と同じであるので、図３との差分を説明する。

ステップＳ２１１では、ステップＳ２０２で角速度を取得および記憶した後、制御部３はＸ軸加速度センサ２１、Ｙ軸加速度センサ２２、Ｚ軸加速度センサ２３のそれぞれの加速度センサから加速度を取得し、記憶部８に記憶する。

ステップＳ２１２では、１秒間の加速度サンプルの変化を確認する。変化の確認方法としては、例えば、１秒間の加速度サンプルのうちの最大値と最小値の差ΔＡｘ、ΔＡｙ、ΔＡｚを求めることで確認できる。

ファインダ２を覗いて構えた時、撮影者が構図を変えなければ、加速度の出力は手ブレの分だけ変化する。ΔＡｘ、ΔＡｙ、ΔＡｚが所定値以内であれば、ステップＳ２０７に進み、前述のステップＳ１０７と同様に算出した角速度オフセットを記憶部８に記憶しておく。もし、ΔＡｘ、ΔＡｙ、ΔＡｚの何れかが手ブレ時の変化量以上の値となっていた場合、撮像装置１は等速回転運動の状態と考えられ、オフセットの算出は無効であると判断する。

ステップＳ２１３では、角速度のオフセット算出結果は無効と判断し、本フローを終了する。

（第３の実施形態）
角速度センサ１１〜１３と加速度センサ２１〜２３の出力の変化を併用しても、等速回転運動か角速度センサのオフセットなのかを十分に切り分けられない状況がある。例えば、図５に示すように、重力方向とＹ軸が一致している状態で、Ｙ軸を中心に等速回転している時に、オフセットなのか等速回転運動なのかを判別することができない。そこで、本実施形態では、１秒間の角速度サンプルと加速度サンプルの他に、１秒間の磁気センサ３１〜３３の出力の変化も併せて確認することで、１秒間の角速度サンプルの信頼性を判断している。

図６は本実施形態におけるフローチャートを表している。図６のＳ３０１〜Ｓ３１３は図４のＳ２０１〜Ｓ２１３と同じであるので、図４との差分を説明する。ステップＳ３２１では、ステップＳ３０２で角速度を記憶しステップＳ３１１で角速度を記憶した後、制御部３はＸ軸磁気センサ３１、Ｙ軸磁気センサ３２、Ｚ軸磁気センサ３３のそれぞれの磁気センサから磁束密度を取得し、記憶部８に記憶する。

ステップＳ３２２では、１秒間の磁束密度サンプルの変化を確認する。変化の確認方法としては、例えば、１秒間の磁束密度サンプルのうちの最大値と最小値の差ΔＭｘ、ΔＭｙ、ΔＭｚを求めることで確認できる。ファインダ２を覗いて構えた時、撮影者が構図を変えなければ、磁束密度の出力は手ブレの分だけ変化する。ΔＭｘ、ΔＭｙ、ΔＭｚが所定値以内であれば、ステップＳ３０７に進み、前述のステップＳ１０７と同様に算出した角速度オフセットを記憶部８に記憶しておく。もし、ΔＭｘ、ΔＭｙ、ΔＭｚの何れかが手ブレ時の変化以上の値となっていた場合、撮像装置１は等速回転運動の状態と考えられ、オフセットの算出は無効であると判断する。

（その他の実施形態）
他の実施形態として、前回の角速度オフセット算出からの経過時間によって、オフセット算出を実行するかどうかの判断をしても良い。例えば、前回の角速度オフセット算出時からの経過時間が短い場合、角速度センサの状態の変化が無い可能性が高く、角速度オフセット変化は生じていないと判断できる。よって、制御部３は角速度オフセット算出時に時刻も記憶部８へ記憶しておく。そして、ファインダ撮影を検知した場合、現在時刻と前回角速度オフセット算出時の時刻を比較する。もし、経過時間が少ないと判断した場合は、角速度記憶および角速度オフセット算出を行わないことで、不要な電力消費を抑えることができる。

また、他の実施形態として、前回の角速度オフセット算出からの温度変化によって、オフセット算出を実行するかどうかの判断をしても良い。例えば、前回の角速度オフセット算出時からの温度変化量が所定値以内の場合、角速度センサの温度ドリフトは発生せず、温度変化により角速度オフセット変化は生じていないだろうと判断できる。よって、制御部３は角速度オフセット算出時に温度センサ４１の出力も記憶部８へ記憶しておく。そして、ファインダ撮影を検知した場合、現在温度と前回角速度オフセット算出時の温度を比較する。もし、温度変化が少ないと判断した場合は、角速度記憶および角速度オフセット算出を行わないことで、不要な電力消費を抑えることができる。

また、他の実施形態として、前回の角速度オフセット算出時からの移動距離によって、オフセット算出を実行するかどうかの判断をしても良い。例えば、前回の角速度オフセット算出時からの移動距離が所定距離以内であった場合、角速度センサに振動などが加わった可能性も低く、物理ストレスでの角速度オフセット変化は生じていないだろうと判断できる。よって、制御部３は角速度オフセット算出時にＧＰＳ受信機からの位置情報も記憶部８へ記憶しておく。そして、ファインダ撮影を検知した場合、現在位置と前回角速度オフセット算出時の位置を比較する。もし、移動距離が少ないと判断した場合は、角速度記憶および角速度オフセット算出を行わないことで、不要な電力消費を抑えることができる。

また、他の実施形態として、前回の角速度オフセット算出時からのレリーズ回数によって、オフセット算出を実行するかどうかの判断をしても良い。例えば、前回の角速度オフセット算出時からの撮影指示回数が少ない場合、角速度センサに振動などが加わった可能性も低く、物理ストレスでの角速度オフセット変化は生じていないだろうと判断できる。よって、制御部３は角速度オフセット算出時に別途保存されているレリーズ回数情報も記憶部８へ記憶しておく。そして、ファインダ撮影を検知した場合、現在レリーズ回数と前回角速度オフセット算出時のレリーズ回数を比較する。もし、レリーズ回数の増加が少ないと判断した場合は、角速度記憶および角速度オフセット算出を行わないことで、不要な電力消費を抑えることができる。

また、他の実施形態として、前回の角速度オフセット算出時からの衝撃回数によって、オフセット算出を実行するかどうかの判断をしても良い。例えば、前回の角速度オフセット算出時からの衝撃検知が無かった場合、角速度センサへのダメージも小さいと考えられ、物理ストレスでの角速度オフセット変化は生じていないだろうと判断できる。よって、撮像装置１に対する衝撃を前述の加速度センサ２１〜２３で検知し、制御部３は角速度オフセット算出時に別途保存されている衝撃検知回数情報も記憶部８へ記憶しておく。そして、ファインダ撮影を検知した場合、現在衝撃検知回数と前回角速度オフセット算出時の衝撃検知回数を比較する。もし、衝撃検知回数の増加が少ないと判断した場合は、角速度記憶および角速度オフセット算出を行わないことで、不要な電力消費を抑えることができる。

以上、上述した実施形態を用いることにより、数多の静止状態の判定を行うことなく、オフセット算出が必要なタイミングでのみオフセットを算出ができるかどうかを判断するので、省電力かつタイムリーに角速度のオフセット算出を実行することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ 撮像装置
２ ファインダ
３ 制御部
４ 近接センサ
５ 撮影準備指示検知部
６ 撮影指示検知部
７ 撮像部
８ 記憶部
１１ Ｐｉｔｃｈ回転 角速度センサ
１２ Ｙａｗ回転 角速度センサ
１３ Ｒｏｌｌ回転 角速度センサ
２１ Ｘ軸 加速度センサ
２２ Ｙ軸 加速度センサ
２３ Ｚ軸 加速度センサ
３１ Ｘ軸 磁気センサ
３２ Ｙ軸 磁気センサ
３３ Ｚ軸 磁気センサ
４１ 温度センサ
４２ ＧＰＳ受信機

Claims (8)

1. 撮影者がファインダに接眼した撮影状態であることを検知するファインダ撮影検知手段と、
   撮影準備指示を検知する撮影準備指示検知手段と、
   角速度を検出する角速度検出手段と、
   前記角速度検出手段で検出した角速度を記憶する記憶部と、
   を備えた撮像装置であって、
   前記ファインダ撮影検知手段により、撮影者が前記ファインダに接眼した撮影状態であることを検知すると、前記角速度検出手段により所定時間間隔で検出した複数の角速度を前記記憶部で記憶し、
   前記撮影準備指示検知手段が撮影準備指示を検知した時、撮影準備指示検知前の所定期間の角速度の変化量が所定値以内であった場合は、撮影準備指示検知前の前記所定期間に記憶された複数の角速度より前記角速度検出手段の出力オフセットを算出する角速度オフセット算出手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 加速度を検出する加速度検出手段を備え、
   前記ファインダ撮影検知手段により、撮影者が前記ファインダに接眼した撮影状態であることを検知すると、前記角速度検出手段と前記加速度検出手段により同タイミングの所定時間間隔で検出したそれぞれの複数の検出値を前記記憶部に記憶し、
   前記撮影準備指示検知手段が撮影準備指示を検知した時、撮影準備指示検知前の所定期間の加速度の変化量が所定値以内であった場合に、前記加速度検出手段の前記所定期間の加速度の変化量が所定値以上ある時は、前記角速度オフセット算出手段で算出した前記角速度検出手段の出力オフセットを無効と判定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 磁束密度を検出する磁束密度検出手段を備え、
   前記ファインダ撮影検知手段により、撮影者が前記ファインダに接眼した撮影状態であることを検知すると、前記角速度検出手段と前記磁束密度検出手段により同タイミングの所定時間間隔で検出したそれぞれの複数の検出値を記憶部に記憶し、
   前記撮影準備指示検知手段が撮影準備指示を検知した時、撮影準備指示検知前の所定期間の加速度の変化量が所定値以内であった場合に、前記磁束密度検出手段の前記所定期間の磁束密度の変化量が所定値以上ある時は、前記角速度オフセット算出手段で算出した前記角速度検出手段の出力オフセットを無効と判定することを特徴とする請求項１もしくは２に記載の撮像装置。
4. 時刻取得手段を備え、
   前記角速度オフセット算出手段による角速度オフセット算出時に前記時刻取得手段で取得した時刻を前記記憶部に記憶し、
   前回オフセット算出時刻からの経過時間が所定時間以内であった場合は、前記角速度検出手段からの角速度の取得および前記記憶部への角速度の記憶を行わないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
5. 温度検出手段を備え、
   前記角速度オフセット算出手段による角速度オフセット算出時に前記温度検出手段で取得した温度を前記記憶部に記憶し、
   前回オフセット算出時温度からの温度変化量が所定値以内であった場合は、前記角速度検出手段からの角速度の取得および前記記憶部への角速度の記憶を行わないことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の撮像装置。
6. 位置検出手段を備え、
   前記角速度オフセット算出手段による角速度オフセット算出時に前記位置検出手段で取得した位置情報を前記記憶部に記憶し、
   前回オフセット算出時位置からの移動距離が所定距離以内であった場合は、前記角速度検出手段からの角速度の取得および前記記憶部への角速度の記憶を行わないことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の撮像装置。
7. 撮影指示回数をカウントできる制御部を備え、
   前記角速度オフセット算出手段による前回オフセット算出時からの撮影指示回数が所定回数以内であった場合は、前記角速度検出手段からの角速度の取得および前記記憶部への角速度の記憶を行わないことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の撮像装置。
8. 撮像装置の衝撃を検知する衝撃検知手段と、
   衝撃回数をカウントできる制御部と、を備え、
   前記角速度オフセット算出手段による前回オフセット算出時からの衝撃回数が所定回数以内であった場合は、前記角速度検出手段からの角速度の取得および前記記憶部への角速度の記憶を行わないことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像装置。