JP4679076B2

JP4679076B2 - 像ブレ補正カメラ

Info

Publication number: JP4679076B2
Application number: JP2004150093A
Authority: JP
Inventors: 伸一垣内
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2024-05-20
Also published as: JP2005331716A

Description

本発明は、脈に影響される像ブレを補正する機能を備えるカメラに関する。

従来使用されているカメラは、撮影者の手に支えられた状態で撮影される。被写体を鮮明に撮影するためには、カメラのシャッタ開放中あるいは撮像素子が受光している間はカメラを固定する必要がある。一方、撮影者の技量や長時間カメラを保持していることにより撮影時に手ブレが生じることがあり被写体を鮮明に撮影することが難しい場合がある。このような手ブレによる像ブレを角速度センサにより検出し、像ブレを減少させる方向に補正レンズを移動させることにより像ブレを補正する機能を搭載したカメラが提案されている（特許文献１参照）。

ところで、手ブレの中で脈拍によって生じるものは全体のブレも大きくなる為、補正の精度が低くなってしまう問題があった。また撮影者の身体状態によって手ブレの周波数は幅を有し、補正の精度が撮影者の身体状態により左右される問題があった。
特許第２７０６９７３号公報

したがって、本発明では手ブレに対する補正の精度を改善する機能を備えたカメラを提供することを目的とする。

本発明の像ブレ補正機能付きカメラは、撮影者の脈波を検出する脈波検出手段と、撮影動作を開始するときが前記脈波検出手段により検出される脈波に基づいて周期的に検出される脈ブレと脈ブレの間にあると判断する場合に撮影動作を実行し脈ブレが発生しているときであると判断する場合には脈ブレの終了したときに撮影動作を実行する撮影制御手段とを備えることを特徴としている。

脈波検出手段がカメラ本体の前面、底面、背面、あるいは側面の少なくとも1以上の面に設けられることが好ましい。

また本発明の像ブレ補正機能付きカメラは、撮影光学系の光軸のブレを検出するブレ検出手段と、ブレ検出手段により検出されるブレ信号に含まれる高周波数のノイズを除去するためのカットオフ周波数の異なる複数のローパスフィルタと、撮影者の脈波を検出する脈波検出手段と、脈波検出手段により検出される脈波から算出される脈拍数に基づいて一つのローパスフィルタを選択するローパスフィルタ選択手段と、ローパスフィルタによりノイズが除去されたブレ信号に基づいてブレ量を演算するブレ量演算手段と、ブレ量演算手段により演算されるブレ量に基づいて、光軸のブレに起因する被写体像のブレを無くすべく光軸のブレに追従して駆動される像ブレ補正手段とを備えることを特徴としている。

像ブレ補正手段が撮影光学系と被写体像結像部の間に設けられる補正光学系の駆動によるもの、あるいは被写体像結像部の駆動によるものであることが好ましい。

複数のローパスフィルタが、３０Ｈｚ以上の周波数のノイズを除去する第１のフィルタ、２０Ｈｚ以上の周波数のノイズを除去する第２のフィルタ、および１０Ｈｚ以上の周波数のノイズを除去する第３のフィルタであることが好ましい。

本発明によれば脈拍に影響される手ブレに対する補正を正確にすることが可能となる。

以下、本発明の第1の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本実施形態を適用した像ブレ補正機能付きカメラの電気的構成を示す図である。

カメラには、ＣＰＵ２０、脈波センサ２１、測光スイッチ２２、レリーズスイッチ２３、およびシャッタ駆動回路２４が設けられる。

シャッタボタン（図示せず）は２段階のスイッチになっており、半押しで測光スイッチ２２がＯＮとなり、全押しでレリーズスイッチ２３がＯＮとなる。これらのスイッチ２２、２３はＣＰＵ２０に接続されている。シャッタ駆動回路２４はＣＰＵ２０に接続されており、シャッタ機構（図示せず）を駆動する信号を出力するように構成されている。脈波センサ２１はＣＰＵ２０に接続される。

レリーズスイッチ２３がＯＮとなると、レリーズスイッチ２３のＯＮ信号がＣＰＵ２０に送られる。これによりＣＰＵ２０では撮影実行信号の生成が可能となる。この撮影実行信号に基づきシャッタ駆動回路２４からシャッタ機構を駆動する信号が出力される。シャッタ機構を駆動する信号に基づきシャッタ動作が行われる。

脈波センサ２１は、図２〜５に示すように撮影者が撮影時にカメラ本体１０に触れる場所となる前面の左右側辺部１１、１２、背面１３、１４、底面１５、あるいは右側面１６のいずれかの一以上の部分に設けられる。

脈波センサ２１には光電式脈波センサあるいは圧電式脈波センサが用いられる。撮影者がカメラを支持するときに撮影者の指先あるいは鼻が脈波センサ２１に接する、あるいは近接することとなる。こうして撮影者の指先あるいは鼻から、脈波が脈波センサ２１により検出され、脈波信号がＣＰＵ２０に送られる。ＣＰＵ２０において脈波信号に基づいて撮影動作を実行するか否かの判断が行われる。ＣＰＵ２０が撮影動作を実行すると判断する場合に撮影実行信号が生成される。

図６のフローチャートを参照して、ＣＰＵ２０における脈波に基づいた撮影動作の制御について説明する。ステップＳ１００においてレリーズスイッチ２３の状態がチェックされる。レリーズスイッチ２３がＯＦＦである間はステップＳ１００が繰返し実行され、レリーズスイッチ２３がＯＮであることが確認されたらステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では検出される脈波信号が読込まれる。次いでステップＳ１０４において、検出された脈波に基づいてステップＳ１０４の実行開始時が周期的に生ずる脈ブレが発生している時であるか脈ブレと次の脈ブレの間の時であるかが判断される。脈ブレとは脈拍の影響により生じる像のブレを意味する。脈ブレが発生している時であると確認されたらステップＳ１０２へ戻る。すなわち、ステップＳ１０２、Ｓ１０４の処理は撮影者の脈ブレが検出されなくなるまで繰返し実行される。

ステップＳ１０４において、脈ブレが発生しておらず脈ブレと次の脈ブレの間にあると確認されたらステップＳ１０６に進む。次いでステップＳ１０６において撮影動作が実行される。このようにして一連の撮影動作が終了する。

次に脈波の波形から脈ブレの発生していることを判断する方法を説明する。図７は実際の脈波の波形３０と脈波センサ２１により検出された脈波の波形４０を示す図である。波形３０には山部３１と谷部３２が交互に繰返される。すなわち心臓の収縮により血液が送り出されるとき、谷部３２から脈波曲線は急上昇する領域となり、心臓の収縮が終わった後は血液が惰性で流れ脈波曲線は上昇の緩やかな領域となる（符号Ｓ）。山部３１を越えると緩やかに下降する領域となり、再び心臓の収縮により血液が送り出され脈波曲線は急上昇する領域となる。

脈ブレは脈波曲線が急上昇している領域３３において発生する。領域３３は脈波曲線において谷部３２からその傾きが減少に転じるまでの間である。よって、撮影動作を開始するときが領域３３にある場合には脈ブレが発生していると判断され、領域３３の範囲外にある場合には脈ブレは発生していないと判断される。

本実施形態では、脈波曲線の上昇領域において第１の閾値Ｐ１を越えると下位レベル４１から高位レベル４２に切替わり、脈波曲線の下降領域において第２の閾値Ｐ２を越えると高位レベル４２から下位レベル４１に切替わるパルス状の変化を出力する脈波センサ２１を用いる。この場合には領域３３を含む下位レベル４１にあるときに脈ブレが発生していると判断される。

第１の閾値Ｐ１および第２の閾値Ｐ２は、領域３３を下位レベル４１に確実に含ませるために領域３３の前後に余裕を持たせることを考慮して、実験により決定される。

脈波センサ２１の出力は、言わば、ＣＰＵ２０による撮影動作実行のイネーブル信号に対応しており、脈波センサ２１の出力が下位レベル４１である間は、レリーズスイッチ２３がオンされていても、撮影動作は実行されず、脈波センサ２１の出力が高位レベル４２になったときに撮影動作が実行される。このようにシャッタボタンを全押しにしたときに撮影者の脈ブレが生じている場合には、その後脈ブレが鎮まるときに撮影動作が実行される。または脈ブレが生じていない場合には、シャッタボタンを全押しにしたときに撮影動作が実行される。こうして、写真撮影において脈ブレの影響を減少させることが可能となる。

図８に本発明の第２の実施形態を示す。カメラには撮像素子駆動回路５０と撮像素子５１とＡ／Ｄコンバータ５２とが備えられる。撮像素子駆動回路５０はＣＰＵ２０と撮像素子５１とに接続される。Ａ／Ｄコンバータ５２はＣＰＵ２０と撮像素子５１とに接続される。その他の構成は第１の実施形態と同様である。ただし、この場合シャッタ駆動回路２４を備えない構成であってもよい。

本実施形態においては、ＣＰＵ２０からの撮影実行信号が撮像素子駆動回路５０に送られる。これにより撮像素子５１は撮像素子駆動回路５０により駆動され、撮像素子５１では被写体の画像信号が発生する。所定の時間経過後に撮像素子５１の受光が終了され、画像信号がＡ／Ｄコンバータ５２でデジタル信号に変換されＣＰＵ２０に送られる。このようにして撮影動作が行われる。

次に本発明の第３の実施形態を図面を参照して説明する。
図９は本実施形態を適用した像ブレ補正機能付きカメラの構成を示す図である。

カメラ１０には、ＣＰＵ２０、脈波センサ２１、測光スイッチ２２、レリーズスイッチ２３、ジャイロセンサ６０、ローパスフィルタ切替えスイッチ６１、ローパスフィルタ回路６２、像ブレ駆動回路６３、および像ブレ補正機構６４、および被写体像結像部６５が設けられる。被写体像結像部６５はフィルムあるいは撮像素子である。

シャッタボタンが半押しされると測光スイッチ２２がＯＮとなり、測光スイッチ２２のＯＮ信号がＣＰＵ２０に送られる。このとき測光、測距、ホワイトバランス等の撮影準備処理が行われる。この後、ＣＰＵ２０において後述のローパスフィルタ回路６２の選択が行われる。

ＣＰＵ２０にはタイマ２５およびメモリ２６が接続される。撮影準備処理が行われるとタイマ２５がＯＮとなりローパスフィルタ回路６２を選択するための処理を開始してから経過した時間を測定する。メモリ２６には制限時間に相当するデータが予め格納されている。ＣＰＵ２０は制限時間までに選択の処理が完了されない場合は後述するように選択の処理を中止する。

ジャイロセンサ６０は切替えスイッチ６１に接続される。ローパスフィルタ回路６２にはカットオフ周波数の異なる３０Ｈｚローパスフィルタ回路６２ａ、２０Ｈｚローパスフィルタ回路６２ｂ、および１０Ｈｚローパスフィルタ回路６２ｃがそれぞれ並列に設けられる。切替えスイッチ６１はフィルタ回路６２ａ、６２ｂ、６２ｃとにそれぞれ接続される。切替えスイッチ６１を切り替えることにより、ジャイロセンサ６０で検出された信号を通過させるフィルタとしてフィルタ回路６２ａ、６２ｂ、６２ｃの何れか一つが選択されるように構成される。

切替えスイッチ６０はＣＰＵ２０に接続される。ＣＰＵ２０から送られる選択信号によりフィルタ回路６２ａ、６２ｂ、６２ｃが選択されるように構成される。ローパスフィルタ回路６２ａ、６２ｂ、６２ｃはそれぞれ像ブレ駆動回路６３に接続される。像ブレ駆動回路６３は像ブレ補正機構６４と接続される。

ジャイロセンサ６０はカメラの縦方向あるいは横方向の回転運動の角速度を検出するもので、手ブレ等の角速度に応じた電圧であるブレ信号が切替えスイッチ６１に出力される。このようにして、検出される角速度によりカメラにおける撮影光学系の光軸のブレが検出される。一方で、ブレ信号は手ブレとは無関係の高周波のノイズが混入する場合がある。よって正確な像ブレ補正を行うために、ブレ信号をローパスフィルタ回路６２に通過させて、ブレ信号から高周波数のノイズが除去される。

脈波センサ２１には光電式脈波センサあるいは圧電式脈波センサが用いられる。撮影者がカメラを支持するときに撮影者の指先あるいは鼻が脈波センサ２１に接する、あるいは近接することとなる。こうして撮影者の指先あるいは鼻から、脈波が脈波センサ２１により検出され、脈波信号がＣＰＵ２０に送られる。

ＣＰＵ２０において脈波信号から算出される脈拍数に基づき、選択するフィルタに応じた選択信号が生成される。切替えスイッチ６１において選択信号に応じてフィルタ回路６２ａ、６２ｂ、６２ｃの切替えが行われる。

像ブレ駆動回路６３は、フィルタ回路６２を通過したブレ信号に基づいて駆動信号を生成する。像ブレ補正機構６４は駆動信号に基づいて被写体像結像部６５上の像ブレを補正するように駆動させられる。像ブレ補正機構６４は撮影光学系と被写体像結像部６５の間に設けられる公知の補正光学系である。すなわち、補正光学系には撮影光学系の一部を構成する補正レンズ（図示せず）が備えられ、補正レンズは駆動可能に構成される。

像ブレ駆動回路６３ではジャイロセンサ６０により検出された角速度の積分処理が行われ、ブレ量が演算される。このブレ量と現在の補正レンズの位置から像ブレを補正するための補正レンズの駆動量が演算される。像ブレ補正機構６４においては、演算された駆動量に基づき補正レンズが光軸のブレに追従して駆動され、被写体像結像部６５上で撮影光学系の光軸のブレが補正される。

図１０のフローチャートを参照して、ＣＰＵ２０におけるローパスフィルタの選択について説明する。ステップＳ２００において、測光スイッチ２２の状態がチェックされる。測光スイッチ２２がＯＦＦである間はステップＳ２００が繰返し実行され、測光スイッチ２２がＯＮであることが確認されたら、ステップＳ２０１においてタイマ２５をリセットさせた後、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では測光、測距、およびホワイトバランス等の撮影準備処理が行われる。次にステップＳ２０３においてタイマ２５をスタートさせて、ステップＳ２０４に進み、脈波センサ２１で検出された脈波に基づいて脈拍数が算出される。

次にステップＳ２０５では脈拍数が２００回／分を超えているか確認される。脈拍数が２００回／分を超えていると確認されるとステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０６ではＣＰＵ２０から切替えスイッチ６１に３０Ｈｚローパスフィルタ回路６２ａを選択する信号が送られる。

ステップＳ２０５で脈拍数が２００回／分を超えていない場合ステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０７では脈拍数が１３０回／分を超えているか確認される。脈拍数が１３０回／分を超えていると確認されるとステップＳ２０８へ進む。ステップＳ２０８ではＣＰＵ２０から切替えスイッチ６１に２０Ｈｚローパスフィルタ回路６２ｂを選択する信号が送られる。

ステップＳ２０７で脈拍数が１３０回／分を超えていない場合ステップＳ２２０９へ進み、脈拍数が６０回／分を超えているか確認される。脈拍数が６０回／分を超えていると確認されるとステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２１０ではＣＰＵ２０から切替えスイッチ６１に１０Ｈｚローパスフィルタ回路６２ｃを選択する信号が送られる。ステップＳ２０９で脈拍数が６０回／分を超えていない場合ステップＳ２１１へ進む。

ステップＳ２１１において、タイマ２５がタイムアウトしているか否か、すなわちタイマ２５のスタートからメモリ２６に格納されたデータに相当する制限時間が経過しているか否か判別される。制限時間経過していないと判断されるとステップＳ２０４に戻り、ステップＳ２０４、Ｓ２０５、Ｓ２０７，Ｓ２０９の処理が繰り返し実行される。ステップＳ２１１において、制限時間経過していると判断されると、ステップＳ２００に戻る。すなわち、撮影者の脈拍数が６０回／分未満の場合は、脈拍数検出エラーとし、脈拍数の演算処理を停止する。

ステップＳ２０６、ステップＳ２０８、ステップＳ２１０においていずれかのローパスフィルタ回路を選択する信号を出力した後、選択の処理は終了する。

次に本実施形態の機能について説明する。ジャイロセンサ６０の検出したブレ信号に混入する高周波のノイズはローパスフィルタ回路６２を通過させることにより除去される。したがってノイズの影響が像ブレ補正に現れることを防ぐことが出来る。カットオフ周波数は手ブレに含まれる最も高いブレの周波数より高域に設定することが望ましい。一方でノイズを可能な限り除去する為にはカットオフ周波数を手ブレに含まれる高周波成分の周波数に近づけるほど良好となる。

一方で手ブレの周波数は撮影者の身体状況によりある程度の幅を有する。脈拍数が高い場合には手ブレに高周波成分が含まれており、脈拍数が低くなるにつれ手ブレの高周波成分は減少する。したがって脈拍数に応じたカットオフ周波数のローパスフィルタを選択することによって、従来より正確な像ブレ補正が可能となる。

通常の人間の脈拍数の変化範囲は６０〜２００回／分である。一方で手ブレ周波数の変化範囲は１０Ｈｚ〜３０Ｈｚである。撮影者の身体状態が非常に安静であり脈拍数が低いとき、例えば、６０回／分以上１３０回／分未満であるときには１０Ｈｚ以上の周波数の手ブレはほとんど生じないと考えられる。本実施形態において、撮影者の脈拍数はカメラに備えられた脈波センサ２１により検出される脈波に基づいて演算される。よって、撮影者の脈拍数が６０回／分以上１３０回／分未満である場合には１０Ｈｚローパスカットフィルタ回路６２ｃが選択される。

同様に撮影者の脈拍数が１３０回／分以上２００回／分未満である場合には２０Ｈｚローパスカットフィルタ回路６２ｂが選択され、脈拍数が２００回／分以上である場合には３０Ｈｚローパスカットフィルタ回路６２ａが選択される。このように撮影者の撮影時の脈拍数に応じてカットオフ周波数が変わる為、像ブレ補正をより正確に行うことが可能となる。

なお、本実施形態において像ブレ補正機構６４が被写体像結像部６５を駆動するように構成してもよい。他の構成は本実施形態と同様とする。すなわち像ブレ駆動回路６３で演算されたブレ量と現在の被写体像結像部６５の位置から像ブレを補正するための被写体像結像部６５の駆動量が演算される。演算された駆動量に基づき被写体結像部６５が光軸のブレに追従して駆動され、被写体像結像部６５上で撮影光学系の光軸のブレが補正される。

なお、本実施形態においてジャイロセンサ６０を適用したが、他の角速度センサあるいは角加速度センサを用いる構成にしてもよい。また、脈波センサ２１に光電式脈波センサを適用したが、圧電式脈波センサを用いる構成にしてもよい。

本発明の第１の実施形態である像ブレ補正機能付きカメラの電気的構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態である像ブレ補正機能付きカメラの斜視図である。本発明の第１の実施形態である像ブレ補正機能付きカメラの背面図である。本発明の第１の実施形態である像ブレ補正機能付きカメラの底面図である。本発明の第１の実施形態である像ブレ補正機能付きカメラの右側面図である。本発明の第１の実施形態である像ブレ補正機能付きカメラの撮影動作開始から撮影動作実行までの処理手順を示すフローチャートである。脈波の波形を示す図である。本発明の第２の実施形態である像ブレ補正機能付きカメラの電気的構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態である像ブレ補正機能付きカメラの電気的構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態である像ブレ補正機能付きカメラにおけるローパスフィルタ選択の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０カメラ本体
２０ＣＰＵ
２１脈波センサ
２２測光スイッチ
２３レリーズスイッチ
２４シャッタ駆動回路
６０ジャイロセンサ
６１ローパスフィルタ切替えスイッチ
６２ローパスフィルタ回路
６３像ブレ駆動回路
６４像ブレ補正機構

Claims

撮影光学系の光軸のブレを検出するブレ検出手段と、
前記ブレ検出手段により検出されるブレ信号に含まれる高周波数のノイズを除去するための、カットオフ周波数の異なる複数のローパスフィルタと、
撮影者の脈波を検出する脈波検出手段と、
前記脈波検出手段により検出される脈波から算出される脈拍数が高くなるほどカットオフ周波数の高い前記ローパスフィルタを選択するローパスフィルタ選択手段と、
前記ローパスフィルタによりノイズが除去されたブレ信号に基づいてブレ量を演算するブレ量演算手段と、
前記ブレ量演算手段により演算されるブレ量に基づいて、前記光軸のブレに起因する被写体像のブレを無くすべく前記光軸のブレに追従して駆動される像ブレ補正手段と
を備えた像ブレ補正機能付きカメラ。
前記像ブレ補正手段が、被写体像結像部の駆動による請求項１に記載の像ブレ補正機能付きカメラ。
前記像ブレ補正手段が、前記撮影光学系と被写体像結像部の間に設けられる補正光学系の駆動による請求項１に記載の像ブレ補正機能付きカメラ。
複数の前記ローパスフィルタが、３０Ｈｚ以上の周波数のノイズを除去する第１のフィルタ、２０Ｈｚ以上の周波数のノイズを除去する第２のフィルタ、および１０Ｈｚ以上の周波数のノイズを除去する第３のフィルタである請求項１に記載の像ブレ補正機能付きカメラ。
前記脈波検出手段を、前記カメラ本体の前面、底面、裏面、あるいは側面の少なくとも1以上の面に備えた請求項１に記載の像ブレ補正機能付きカメラ。
前記脈波検出手段により検出される脈波に基づいて周期的に検出される脈ブレと脈ブレの間に、撮影動作を開始するときがあると判断する場合に撮影動作を実行し、脈ブレが発生していると判断する場合には脈ブレの終了したときに撮影動作を実行する撮影制御手段とを備えた請求項１に記載の像ブレ補正機能付きカメラ。