JP6614810B2 - ブレ補正装置、撮像装置、ブレ補正方法 - Google Patents
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Description
本発明は、平行振れに対して広い周波数帯域で高精度なブレ補正を行うことを目的とする。
図1および図2は、本発明の第1実施形態に係わるブレ補正装置を具備したカメラ101の機能構成を示す概略図である。図1はカメラ101を上面から見た場合の図であり、図2はカメラ101を側面から見た場合の図である。カメラ101に搭載されるブレ補正装置は、装置の振れを検出して像ブレ補正を行う。矢印103p、103yで示す振れは、光軸102に対してそれぞれ直交する2つの軸回りの振れ(以下、角度振れという)を表す。「p」はピッチ方向を意味し、「y」はヨー方向を意味する。また矢印104p、104yで示す振れは、光軸102に対してそれぞれ直交する方向の振れ(以下、平行振れという)を表す。
HPF積分フィルタ301と敏感度調整部303とにより、角度振れ量の演算手段が構成される。
(1)所定周波数に着目して算出した回転半径(Lと記す)と角速度計108pの出力から第1の平行振れ速度を算出する工程。
(2)第1の平行振れ速度と加速度計109pの出力する加速度検出信号から、第2の平行振れ速度を算出する工程。
(3)第2の平行振れ速度を積分処理して平行振れ変位を算出する工程。
(4)ズーム及びフォーカス位置情報302と、それらにより求まる撮影倍率に基づいて平行振れ変位を増幅し、平行振れの補正目標値を出力する工程。
角速度計108pの出力する角速度検出信号は、HPF積分フィルタ301に入力されると共に、HPF309にも入力される。HPF309は入力信号のDC成分をカットして、出力補正部310に出力する。この処理と同時に、角速度計108pの出力する角速度検出信号はHPF位相調整部304に入力される。HPF位相調整部304は角速度計108pの出力に重畳されるDC成分をカットすると共に、その信号の位相調整を行う。HPF位相調整部304でのHPFのカットオフ周波数は、後述するHPF積分フィルタ305のHPFのカットオフ周波数と合わせてあり、周波数特性が一致するように設定されている。HPF位相調整部304の出力は角速度計BPF(バンドパスフィルタ)部306に入力され、ここで所定帯域の周波数成分のみが抽出される。
図4はカメラ101に加わる角度振れ103pと平行振れ104pを示した図である。カメラ101の撮影レンズ内にて撮像光学系の主点位置における平行振れをY(104p参照)と記し、角度振れをθ(103p参照)と記す。回転中心O(401p参照)を定めた場合の回転半径L(402p参照)とY、θの関係は、以下の(1)式で表される。また角速度をωと記し、速度をVと記すとV、L、ωの関係は、(2)式で表される。
下式のように、状態変数を(Velocity:平行速度,Accelbias:加速度計のオフセットバイアス成分)とする。
システムノイズの分散Qについては、入力端に加わるシステムノイズである加速度計109pのセンサノイズから設定される。また観測ノイズの分散Rについては、出力補正部310の出力である第1の平行振れ速度に含まれるノイズから設定される。分散QとRの大きさに応じて、カルマンゲインgが変化する。分散Qの値を大きくしていくと第1の平行振れ速度の重み付け値を大きくするように第2の平行振れ速度(振れ補正速度)が算出される。また、分散Rの値を大きくしていくと加速度計109pの出力の重み付け値を大きくするように第2の平行振れ速度が算出される。速度算出部311はカメラ101の手持ち状態における撮影条件に合わせてQ値、R値を決定し、第2の平行振れ速度を算出する。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態にて第1実施形態の場合と同様の構成部については既に使用した符号を用いることにより、それらの詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。このような説明の省略については後述の実施形態でも同じである。
・撮像された画像の動きベクトルを算出する動きベクトル算出部601が設けられていること。
・切り出し量調整部604および画像切り出し振れ補正部605が設けられていること。
撮像素子107は、被写体からの反射光を電気信号に光電変換することで画像情報を取得する。取得された画像情報はデジタル信号に変換され、変換処理後のデジタル画像データは動きベクトル算出部601に送られる。この時点で動きベクトル算出部601は、あらかじめメモリに記憶されている1フレーム前の画像データを取得し、時間的に連続する過去の画像データと現在の画像データを比較する。動きベクトル算出部601は、異なる時刻の画像同士の相対的なズレ情報から動きベクトルを算出する。このときに抽出される画像情報としては、画像全体のデータ、または画像内の一部のデータである。または、動きベクトル算出部601は、画像内を複数の領域に分割した小領域にてそれぞれの画像データを比較することで動きベクトルを算出し、その中から最適な動きベクトルを選択する。動きベクトルの算出処理の方法については限定されない。
次に本発明の第3実施形態を説明する。
図8は、本実施形態に係るブレ補正装置の制御ブロック図である。第1実施形態の場合(図3参照)との相違点は、2つの判定部801および802が設けられている点である。判定部801はパンニング状態の判定(以下、パン判定ともいう)を行うパン判定部801である。また判定部802は、撮像装置の姿勢変化について判定を行う姿勢判定部である。パン判定部801と姿勢判定部802の各出力は、速度算出部803に入力される。本実施形態の特徴は、パン判定部801のパンニング判定結果と姿勢判定部802の姿勢判定結果に基づいて、速度算出部803が第1の平行振れ速度と加速度計109pの出力から得られる速度との合成比率を変更することである。
パンニング判定処理において、パン判定部801は角速度計108pの出力を取得して、所定の閾値と比較する。角速度検出信号のレベルが所定の閾値以上である時間(検出時間)が計測される。検出時間が所定時間以上である場合、パン判定部801はパンニング操作中であると判定する。所定時間とは、パンニングの継続期間を判定するために予め設定される基準時間である。パン判定部801は、ユーザによるパンニング操作中であるかどうかを示すパンニング判定結果を速度算出部803に出力する。
加速度計109に3軸加速度計を用いる場合、その出力は姿勢判定部802に入力され、姿勢判定部802はカメラの傾き角度を算出する。加速度計109の測定軸をX軸、Y軸、Z軸とし、X軸を撮像素子の撮像面内での水平方向の軸と定義する。またY軸を撮像素子の撮像面内での垂直方向の軸と定義し、Z軸をカメラの光軸方向の軸と定義する。つまりカメラは撮像面(X−Y平面)に直交するZ軸方向を向くように配置されており、各軸の加速度出力の関係から、カメラの傾き角度を算出することができる。カメラの姿勢変化によって重力加速度に及ぼす影響が異なることについて、図9を参照して説明する。
106 CPU
107 撮像素子
110 振れ補正部
111 振れ補正レンズ
Claims (18)
- 振れを検出する角速度検出手段から出力された角速度検出信号および振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記角速度検出信号および前記加速度検出信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算手段と、
前記角速度検出信号を用いずに前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算手段と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成手段と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御手段と、を備え、
前記第1の平行振れ補正量は、前記振れの低周波成分の補正量であり、前記第2の平行振れ補正量は、前記振れの高周波成分の補正量であることを特徴とするブレ補正装置。 - 振れを検出する角速度検出手段から出力された角速度検出信号および振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記角速度検出信号および前記加速度検出信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算手段と、
前記角速度検出信号を用いずに前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算手段と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成手段と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御手段と、を備え、
前記合成手段は、前記振れの低周波成分に対して前記第1の平行振れ補正量の重み付け値を前記第2の平行振れ補正量の重み付け値よりも大きくし、前記振れの高周波成分に対して前記第2の平行振れ補正量の重み付け値を前記第1の平行振れ補正量の重み付け値よりも大きくすることを特徴とするブレ補正装置。 - 振れを検出する角速度検出手段から出力された角速度検出信号および振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記角速度検出信号および前記加速度検出信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算手段と、
前記角速度検出信号を用いずに前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算手段と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成手段と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御手段と、を備え、
前記合成手段は、前記角速度検出手段のノイズが所定値よりも大きい場合、該所定値よりも小さい場合に比べて前記第2の平行振れ補正量の重み付け値を大きくすることを特徴とするブレ補正装置。 - 振れを検出する角速度検出手段から出力された角速度検出信号および振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記角速度検出信号および前記加速度検出信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算手段と、
前記角速度検出信号を用いずに前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算手段と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成手段と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御手段と、を備え、
前記合成手段は、前記加速度検出手段のノイズが所定値よりも大きい場合、該所定値よりも小さい場合に比べて前記第1の平行振れ補正量の重み付け値を大きくすることを特徴とするブレ補正装置。 - 振れを検出する角速度検出手段から出力された角速度検出信号および振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記角速度検出信号および前記加速度検出信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算手段と、
前記角速度検出信号を用いずに前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算手段と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成手段と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御手段と、を備え、
前記合成手段は、ブレ補正装置の振動が所定値よりも小さい場合、該所定値よりも大きい場合に比べて前記第2の平行振れ補正量の重み付け値を大きくすることを特徴とするブレ補正装置。 - 振れを検出する角速度検出手段から出力された角速度検出信号および振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記角速度検出信号および前記加速度検出信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算手段と、
前記角速度検出信号を用いずに前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算手段と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成手段と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御手段と、を備え、
前記合成手段は、ブレ補正装置の振動が所定値よりも大きい場合、該所定値よりも小さい場合に比べて前記第1の平行振れ補正量の重み付け値を大きくすることを特徴とするブレ補正装置。 - 動きベクトル検出手段から出力された動きベクトル信号と、振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得手段と、
前記動きベクトル信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算手段と、
前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算手段と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成手段と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御手段と、を備え、
前記第1の平行振れ補正量は、前記振れの低周波成分の補正量であり、前記第2の平行振れ補正量は、前記振れの高周波成分の補正量であることを特徴とするブレ補正装置。 - 前記第1の演算手段は、前記加速度検出信号および前記角速度検出信号から回転半径を演算して、前記回転半径と前記角速度検出信号から前記第1の平行振れ補正量を演算することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のブレ補正装置。
- 前記第1の演算手段は、前記加速度検出信号を積分した信号および前記角速度検出信号から回転半径を演算して、前記回転半径と前記角速度検出信号を積分した信号から前記第1の平行振れ補正量を演算することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のブレ補正装置。
- 前記合成手段は、パンニング状態と判定された場合、前記パンニング状態と判定されない場合に比べて前記第1の平行振れ補正量の重み付け値を大きくすることを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載のブレ補正装置。
- 請求項1乃至10のいずれか1項に記載のブレ補正装置と、
撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。 - ブレ補正装置にて実行されるブレ補正方法であって、
振れを検出する角速度検出手段から出力された角速度検出信号および振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得工程と、
前記角速度検出信号および前記加速度検出信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算工程と、
前記角速度検出信号を用いずに前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算工程と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成工程と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御工程と、を有し、
前記第1の平行振れ補正量は、前記振れの低周波成分の補正量であり、前記第2の平行振れ補正量は、前記振れの高周波成分の補正量であることを特徴とするブレ補正方法。 - ブレ補正装置にて実行されるブレ補正方法であって、
振れを検出する角速度検出手段から出力された角速度検出信号および振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得工程と、
前記角速度検出信号および前記加速度検出信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算工程と、
前記角速度検出信号を用いずに前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算工程と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成工程と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御工程と、を有し、
前記合成工程では、前記振れの低周波成分に対して前記第1の平行振れ補正量の重み付け値を前記第2の平行振れ補正量の重み付け値よりも大きくし、前記振れの高周波成分に対して前記第2の平行振れ補正量の重み付け値を前記第1の平行振れ補正量の重み付け値よりも大きくする処理が行われることを特徴とするブレ補正方法。 - ブレ補正装置にて実行されるブレ補正方法であって、
振れを検出する角速度検出手段から出力された角速度検出信号および振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得工程と、
前記角速度検出信号および前記加速度検出信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算工程と、
前記角速度検出信号を用いずに前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算工程と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成工程と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御工程と、を有し、
前記合成工程では、前記角速度検出手段のノイズが所定値よりも大きい場合、該所定値よりも小さい場合に比べて前記第2の平行振れ補正量の重み付け値を大きくする処理が行われることを特徴とするブレ補正方法。 - ブレ補正装置にて実行されるブレ補正方法であって、
振れを検出する角速度検出手段から出力された角速度検出信号および振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得工程と、
前記角速度検出信号および前記加速度検出信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算工程と、
前記角速度検出信号を用いずに前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算工程と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成工程と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御工程と、を有し、
前記合成工程では、前記加速度検出手段のノイズが所定値よりも大きい場合、該所定値よりも小さい場合に比べて前記第1の平行振れ補正量の重み付け値を大きくする処理が行われることを特徴とするブレ補正方法。 - ブレ補正装置にて実行されるブレ補正方法であって、
振れを検出する角速度検出手段から出力された角速度検出信号および振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得工程と、
前記角速度検出信号および前記加速度検出信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算工程と、
前記角速度検出信号を用いずに前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算工程と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成工程と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御工程と、を有し、
前記合成工程では、前記ブレ補正装置の振動が所定値よりも小さい場合、該所定値よりも大きい場合に比べて前記第2の平行振れ補正量の重み付け値を大きくする処理が行われることを特徴とするブレ補正方法。 - ブレ補正装置にて実行されるブレ補正方法であって、
振れを検出する角速度検出手段から出力された角速度検出信号および振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得工程と、
前記角速度検出信号および前記加速度検出信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算工程と、
前記角速度検出信号を用いずに前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算工程と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成工程と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御工程と、を有し、
前記合成工程では、前記ブレ補正装置の振動が所定値よりも大きい場合、該所定値よりも小さい場合に比べて前記第1の平行振れ補正量の重み付け値を大きくする処理が行われることを特徴とするブレ補正方法。 - ブレ補正装置にて実行されるブレ補正方法であって、
動きベクトル検出手段から出力された動きベクトル信号と、振れを検出する加速度検出手段から出力された加速度検出信号を取得する取得工程と、
前記動きベクトル信号から第1の平行振れ補正量を演算する第1の演算工程と、
前記加速度検出信号から第2の平行振れ補正量を演算する第2の演算工程と、
前記第1の平行振れ補正量と前記第2の平行振れ補正量の合成処理を行って第3の平行振れ補正量を演算する合成工程と、
前記第3の平行振れ補正量を用いて振れ補正手段により振れを補正する制御工程と、を有し、
前記第1の平行振れ補正量は、前記振れの低周波成分の補正量であり、前記第2の平行振れ補正量は、前記振れの高周波成分の補正量であることを特徴とするブレ補正方法。
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