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JP2009267894A - 手振れ検出装置、撮像装置、及び、プログラム - Google Patents

手振れ検出装置、撮像装置、及び、プログラム Download PDF

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JP2009267894A JP2008116631A JP2008116631A JP2009267894A JP 2009267894 A JP2009267894 A JP 2009267894A JP 2008116631 A JP2008116631 A JP 2008116631A JP 2008116631 A JP2008116631 A JP 2008116631A JP 2009267894 A JP2009267894 A JP 2009267894A
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Kosuke Matsumoto
康佑 松本
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Abstract

【課題】撮影画角の範囲に基づいて効果的に手振れを検出する撮像装置を提供すること。
【解決手段】デジタルカメラは、撮影画角を設定する光学系と、手振れを検出するジャイロセンサ18と、光学系によって設定された撮影画角に基づいて、ジャイロセンサ18の検出すべき検出精度を設定し、この設定した検出精度で、ジャイロセンサ18に対し手振れを検出するよう制御する制御部7と、を備える。この発明によれば、撮影画角の設定に基づき、手振れをより効果的に検出できる。
【選択図】図3

Description

本発明は、手振れ検出装置、手振れ検出機能を有する撮像装置、及び、プログラムに関する。
従来より、被写体をCCDやMOS型の固体撮像素子を用いて撮像するデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置が知られている。
この撮像装置としては、例えば、ジャイロセンサを用いて手振れ検出を行うものがある(特許文献1参照)。
具体的には、撮像装置には、ジャイロセンサやA/D変換器などの手振れ検出回路が内蔵されている。この撮像装置によれば、ジャイロセンサにより、手振れによる撮像装置の振れ幅に応じて角速度を検出し、この検出した角速度を、基準電圧を中心とする所定範囲のアナログ信号として出力する。次に、A/D変換器により、ジャイロセンサから出力されたアナログ信号を所定のビット数で符号化してデジタル信号として出力する。そして、このデジタル信号に基づいて手振れ検出を行う。
特開2007−274207号公報
しかしながら、望遠撮影では、広角撮影に比べて撮影画角が狭くなり、手振れの影響が大きくなる。よって、手振れの検出精度を向上することが要請されている。
本発明は、撮影画角の設定に基づき、手振れをより効果的に検出できる手振れ検出装置、撮像装置、及び、プログラムを提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明に係る手振れ検出装置は、撮影画角を設定する撮影画角設定手段と、手振れを検出する検出手段と、前記撮影画角設定手段によって設定された撮影画角に基づいて、前記検出手段によって検出すべき手振れの検出精度を設定する検出精度設定手段と、前記検出精度設定手段により設定した検出精度で、前記検出手段に対し手振れを検出するよう制御する検出制御手段と、を備えることを特徴とする。
請求項2に記載の発明に係る手振れ検出装置は、請求項1記載の手振れ検出装置において、前記検出手段は、手振れを検出して検出信号を出力するジャイロセンサを含み、前記検出精度設定手段は、前記ジャイロセンサからの出力信号を変換する範囲を設定する手段を含むことを特徴とする。
請求項3に記載の発明に係る手振れ検出装置は、請求項1記載の手振れ検出装置において、前記検出手段は、手振れを検出して検出信号を出力するジャイロセンサを含み、前記検出精度設定手段は、前記ジャイロセンサに供給する基準電圧を設定する手段を含むことを特徴とする。
請求項4に記載の発明に係る手振れ検出装置は、請求項1乃至3の何れか記載の手振れ検出装置において、前記撮影画角設定手段は、前記被写体の光学像のアスペクト比を設定するアスペクト比設定手段を含むことを特徴とする。
請求項5に記載の発明に係る手振れ検出装置は、請求項1乃至4の何れか記載の手振れ検出装置において、前記撮影画角設定手段は、ズームレンズと、当該ズームレンズを光軸に沿って移動させるレンズ移動手段と、前記ズームレンズの位置を検出するレンズ位置検出部と、を備えることを特徴とする。
請求項6に記載の発明に係る手振れ検出装置は、請求項1乃至5の何れか記載の手振れ検出装置において、前記撮影画角設定手段は、被写体の光学像を光電変換し撮像信号として出力する信号出力手段と、ユーザの操作に従って、前記信号出力手段から出力すべき光学像の範囲を設定する範囲設定手段と、を備えることを特徴とする。
請求項7に記載の発明に係る手振れ検出装置は、請求項1乃至6の何れか記載の手振れ検出装置において、前記検出手段で検出された手振れの手振れ量を出力する手振れ量出力手段と、当該手振れ量出力手段から出力された手振れ量に基づいて、前記撮影画角の位置を補正する撮影画角補正手段と、を更に備えることを特徴とする。
請求項8に記載の発明に係る手振れ検出装置は、請求項1乃至7の何れか記載の手振れ検出装置において、前記検出精度設定手段は、少なくとも、前記撮影画角設定手段によって設定された撮影画角が狭くなるに従って前記手振れの検出精度を上げるか、または、前記撮影画角設定手段によって設定された撮影画角が広くなるに従って前記手振れの検出精度を下げるかの一方を設定することを特徴とする。
請求項9に記載の発明に係る撮像装置は、請求項1乃至8の何れか記載の手振れ検出装置と、撮像手段と、当該撮像手段によって撮像された画像とともに、前記検出手段によって手振れが検出されたことを記録する記録手段と、を備えることを特徴とする。
請求項9に記載の発明に係るプログラムは、手振れ検出部を備える撮像装置が具備するコンピュータを、撮影画角を設定する撮影画角設定手段、前記撮影画角設定手段によって設定された撮影画角に基づいて、前記手振れ検出部にて検出すべき手振れの検出精度を設定する検出精度設定手段、前記検出精度設定手段により設定した検出精度で、前記手振れ検出部に対し手振れを検出するよう制御する検出制御手段、として機能させることを特徴とする。
本発明によれば、撮影画角の範囲に基づいて効果的に手振れを検出することができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラ1の概略構成を示すブロック図である。
このデジタルカメラ1は、自動露出調整(AE)制御、望遠撮影や広角撮影における自動合焦(AF)制御の各機能を備えたものであり、主として以下の各部を備える。
すなわち、デジタルカメラは、撮影画角設定手段としての光学系16、信号出力手段としてのCCD2、タイミングジェネレータ(TG)3、CCD駆動回路4、A/D変換器5、画像処理部6、撮影画角設定手段、検出精度設定手段、検出制御手段、および範囲設定手段としての制御部7、レンズ駆動回路8、SDRAM9、表示部10、JPEG変換部11、外部メモリI/F12、外部メモリ13、キー入力ブロック14、フラッシュメモリ17、検出手段としてのジャイロセンサ18、および、CCD移動部19を備える。
光学系16は、被写体の光学像を結像する。この光学系16には、ズームレンズ、フォーカスレンズ、これらのレンズを光軸に沿って移動させるレンズ移動手段としてのレンズモータ、および、これらのレンズの位置を取得するレンズ位置検出部が含まれる。
レンズ駆動回路8は、制御部7の指令に従い、レンズモータを駆動し、これにより、フォーカスレンズの光軸上の位置が制御される。
タイミングジェネレータ3は、タイミング信号を生成し、CCD駆動回路4は、このタイミング信号に基づいて、駆動信号を生成する。
CCD2は、CCD駆動回路4から出力されるタイミング信号に基づいて、被写体の光学像を光電変換し撮像信号として出力する。
A/D変換器5は、CCD2から出力された撮像信号をデジタル信号に変換し、画像処理部6に出力する。
画像処理部6は、A/D変換後の撮像信号に対して、画素毎のR,G,Bの色成分データ(RGBデータ)を生成するRGB補間処理、RGBデータから輝度信号(Y)と色差信号(U、V)からなるYUVデータを画素毎に生成するYUV変換処理、さらにオートホワイトバランスや輪郭強調などの画品質向上のためのデジタル信号処理を行う。
画像処理部6は、生成したYUVデータを順次SDRAM9に格納する。
キー入力ブロック14は、電源キーや、デジタルカメラ1の基本の動作モードである記録モードと再生モードとの切り替えを行うモード切替キー、MENUキー、シャッタキー等の複数キーを含む。
シャッタキーは、ユーザが撮影予告を行うための半押し位置と、実際の撮影動作を指示するための全押し位置との2段階の操作が可能な所謂ハーフシャッター機能を有する。
以上のキー入力ブロック14の各キーの操作状態は、制御部7により随時スキャンされる。
表示部10は、液晶モニタおよびこの液晶モニタの駆動回路からなる。記録モードでは、SDRAM9に1フレーム分のYUVデータが格納される毎に、このYUVデータは、画像処理部6においてビデオ信号に変換されて、表示部10においてスルー画像として表示される。
そして、記録モードで撮影すると、SDRAM9に一時記憶された画像データがJPEG変換部11においてJPEG方式により圧縮符号化された後、外部メモリI/F12を介して、例えば各種のメモリカードにより構成される外部メモリ13に静止画ファイルとして記録される。
再生モードでは、上記外部メモリ13に記録された静止画ファイルは、ユーザの選択操作に応じて適宜読み出されて、JPEG変換部11において伸張されYUVデータとしてSDRAM9に展開され、表示部10において静止画像として表示される。
フラッシュメモリ17は、記憶データの書き換えが可能な不揮発性メモリであり、制御部7で実行される各種のプログラムや、制御部7の制御に必要な各種データを記憶している。また、フラッシュメモリ17は、ユーザにより設定されたデジタルカメラ1の各種の機能に関する設定情報も記憶する。
ジャイロセンサ18は、手振れによるデジタルカメラ1の振れ幅に応じて、基準電圧を中心とする所定範囲で、角速度を検出する。つまり、ジャイロセンサ18は、手振れによる角速度を検出信号として出力することで、手振れを検出する。
CCD移動部19は、CCD2を所定方向に移動させる。
制御部7は、CPUおよびその周辺回路等から構成され、フラッシュメモリ17に記憶されたデータを読み出して、デジタルカメラ1の各部の制御、撮像信号に含まれる輝度情報に基づいたAE制御、位相差検出方式やコントラスト検出方式によるAF制御、アスペクト比設定処理、電子ズーム処理、イメージセンサシフト方式による手振れ補正処理などを行う。
すなわち、制御部7は、電子ズーム処理では、ユーザの操作に従って、CCD2から出力すべき光学像の範囲を設定する。
また、制御部7は、アスペクト比設定処理では、ユーザの操作によりアスペクト比が指定されると、CCD2から出力される撮像信号に基づく光学像のアスペクト比を、指定されたアスペクト比に設定する。
また、制御部7は、手振れ補正処理では、ジャイロセンサ18によって検出すべき手振れの検出精度を、光学系16および電子ズーム処理のうち少なくとも一方によって設定された撮影画角に基づいて設定し、この設定した検出精度でジャイロセンサ18により角速度を検出し、この検出した角速度に基づいて、CCD移動部19を駆動して、CCD2を移動させる。
ところで、望遠撮影と広角撮影とでは、以下のような相違点がある。
図2は、望遠撮影および広角撮影の相違点を示す図である。
図2に示すように、広角撮影では、焦点距離が短くなり、撮影画角が広くなる。よって、手振れ補正時に検出した角速度について、単位角速度当たりのCCD2の移動量は、小さくなる。したがって、最高移動可能速度は所定値であることから、広角撮影では、追従可能な角速度の範囲は広くなる。
このように、広角撮影では、手振れ補正の誤差が画像に与える影響が小さくなるため、分解能は低くてもよい。
一方、望遠撮影では、焦点距離が長くなり、撮影画角が狭くなる。よって、手振れ補正時に検出した角速度について、単位角速度当たりのCCD2の移動量は、大きくなる。したがって、CCD移動部19の最高移動可能速度は所定値であることから、望遠撮影では、追従可能な角速度の範囲は狭くなる。
このように、望遠撮影では、手振れ補正の分解能が画像に与える影響が大きくなるため、分解能を高くする必要がある。
手振れ補正の分解能が大きいと、手振れ補正の誤差が画像に与える影響も大きくなるという問題もある。
また、望遠撮影の場合は撮影画角が狭くなり、検出した手振れの単位角速度あたりの撮影画角の移動量が大きくなることは当然であるので、光学式手振れ補正ではなく、電子式手振れ補正を用いた場合であっても、やはり同様に手振れ補正の分解能が画像に与える影響が大きくなるため、手振れ検出の分解能を向上させることは、手振れ補正のためにメリットがあるということが言える。
以上より、望遠撮影では、広角撮影に比べて、分解能を高くする必要があるが、追従可能な角速度の範囲が狭くなることが判っている。
そこで、手振れ補正処理を実行する手振れ補正回路を以下のように構成する。
図3は、上述の手振れ補正回路のブロック図である。
制御部7には、レンズ制御部71、撮影画角補正手段としての手振れ制御部72、電圧制御部73、手振れ量出力手段としてのA/D制御部74、および、D/A制御部75を備える。
レンズ制御部71は、光学系16で検出されるレンズの合焦位置に基づいて、焦点距離を検出し、この検出した焦点距離を出力する。
手振れ制御部72は、焦点距離および電子ズーム処理の結果に基づいて、角速度範囲A、供給電圧V、および感度Gを決定し、この供給電圧Vを出力する。ここで、角速度範囲Aは、ジャイロセンサ18からの出力信号を変換する範囲であり、供給電圧Vは、ジャイロセンサ18に供給する基準電圧を設定するための電圧値である。
手振れ制御部72は、望遠撮影では、角速度範囲Aを狭くして検出精度を上昇させ、広角撮影では、角速度範囲Aを広くして検出精度を低下させる。つまり、設定された撮影画角が狭くなるに従って手振れの検出精度を上げるか、または、設定された撮影画角が広くなるに従って前記手振れの検出精度を下げることになる。
また、この手振れ制御部72は、感度Gおよび角速度信号に基づいてCCD移動部19を駆動する。すなわち、A/D制御部74から出力された手振れ量に基づいて、撮影画角の位置を補正する。
電圧制御部73は、供給電圧Vを設定し、この供給電圧Vを出力する。
D/A制御部75は、供給電圧Vに基づいて、ジャイロ用設定電圧Vを算出し、この算出したジャイロ用設定電圧Vを出力する。
ジャイロセンサ18は、ジャイロ用設定電圧Vが入力されると、このジャイロ用設定電圧Vを基準電圧Vrefとする。そして、この基準電圧Vrefを中心とする所定範囲Aで角速度を検出し、この角速度をアナログ信号として出力する。
A/D制御部74は、ジャイロセンサ18から出力されたアナログ信号のうちの角速度範囲Aのみを所定のビット数で符号化したデジタル信号を手振れ量として出力する。
以上のデジタルカメラ1の手振れ補正処理を、図4のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップST1では、ユーザによりズームレンズが操作されて撮影画角が設定され、この撮影画角でのレンズ位置を光学系16で検出し、レンズ制御部71により、この合焦位置に基づいて焦点距離を検出し、検出した焦点距離を手振れ制御部72に出力する。
ステップST2では、手振れ制御部72により、焦点距離および電子ズーム処理の結果に基づいて、供給電圧V、角速度範囲A、および感度Gを決定して、このうち、角速度範囲Aおよび供給電圧Vを電圧制御部73に出力する。ここで、供給電圧Vを、以下の式(1)に基づいて求める。
=A ・・・(1)
ステップST3では、電圧制御部73により、角速度範囲Aおよび供給電圧Vを設定し、この設定した角速度範囲Aおよび供給電圧Vを、A/D制御部74およびD/A制御部75に出力する。
ステップST4では、D/A制御部75により、供給電圧Vに基づいて、ジャイロ用設定電圧Vを求め、このジャイロ用設定電圧Vをジャイロセンサ18に出力する。具体的には、ジャイロ用設定電圧Vを、以下の式(2)に基づいて求める。
=V/2 ・・・(2)
ステップST5では、ジャイロセンサ18により、ジャイロ用設定電圧Vを基準電圧Vrefとして設定する。
ステップST6では、ジャイロセンサ18により、基準電圧Vrefに基づいて、角速度を検出する。具体的には、ジャイロセンサ18は、基準電圧Vrefを中心とする所定範囲Aで、アナログ信号として角速度を検出する。
ステップST7では、A/D制御部74により、出力されたアナログ信号のうち基準電圧Vrefを中心とする角速度範囲A、つまり、ゼロから供給電圧Vまでの範囲を、デジタル信号に変換する。
例えば、図5に示すように、ジャイロセンサ18により、基準電圧Vrefを中心とする所定範囲Aで、アナログ信号として角速度が出力されるとする。
広角撮影では、角速度範囲Aは所定範囲Aに等しくなっており、A/D制御部74は、アナログ信号の全てを、をデジタル信号に変換する。一方、望遠撮影では、角速度範囲Aは所定範囲Aよりも狭くなっており、アナログ信号の一部のみを、デジタル信号に変換する。これにより、デジタル信号の一単位あたりの分解能を向上させている。
ステップST8では、手振れ制御部72により、感度G、および、デジタル信号としての角速度に基づいて、CCD移動部19を駆動し、撮影画角の範囲を補正する処理、すなわち、手振れ補正処理を行う。
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)本発明によれば、A/D制御部74は、ジャイロセンサ18から出力されたアナログ信号のうちの角速度範囲Aのみを所定のビット数で符号化してデジタル信号として出力する。
ここで、望遠撮影では、広角撮影に比べて、角速度範囲Aを小さくすることにより、デジタル変換する範囲を狭くするとともに、分解能を高めた。よって、撮影画角の範囲に基づいて効果的に手振れを検出することができる。
このようにデジタル変換する範囲を狭くすると、アナログ信号のうちデジタル変換されない部分が発生する。しかしながら、このデジタル変換されない部分は、実際には、デジタルカメラ1が追従できない角速度であるので、手振れ補正機能が低下することはない。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
また、本発明に関わる撮影画角の変更とは、アスペクト比の変更であってもよい。
記録の際の縦横比として、4:3(標準的な表示用アスペクト比)、16:9(HDTV等、高画質な表示に適用されるアスペクト比)、及び、3:2(印刷に適したアスペクト比)がデジタルカメラ1に予め選択可能に用意されている場合、このアスペクト比の変更とは、当該キー入力ブロック14への操作を検出することにより、上記のアスペクト比のうち所定のアスペクト比が選択・設定されると、CCD2に結像される光学像の範囲が変更され、結果的に撮影画角を設定したことになる。
したがって、このアスペクト比の設定に伴い、角速度の検出内容を変更することになる。
また、上記の実施形態では、検出した手振れに基づいて手振れ補正を行うものとしたが、これに限らない。
例えば、検出した手振れを単に時系列に記録しておき、撮影時の手振れデータを撮影後に確認可能に構成してもよいし、検出した手振れをスルー画像と同時に表示部10に表示させることにより、手振れの状態を確認しながら手振れに注意して撮影を行なうようにすることが可能な構成にしてもよいし、上記した手振れ補正、手振れの記録、手振れ表示を全て同時に実行可能に構成してもよい。
また、本実施形態では、手振れ補正方式として、CCD2を移動させるイメージセンサシフト方式を採用したが、これに限らず、レンズを移動させるレンズシフト方式を採用してもよいし、画像処理を用いた電子式を採用してもよい。
また、本実施形態では、供給電圧Vに基づいて、ジャイロ用設定電圧Vを求めたが、これに限らず、供給電圧Vおよびジャイロ用設定電圧Vを別々に設定してもよい。
本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 前記実施形態に係る撮像装置の望遠撮影および広角撮影の相違点を示す図である。 前記実施形態に係る撮像装置の手振れ補正回路のブロック図である。 前記実施形態に係る撮像装置の手振れ補正処理のフローチャートである。 前記実施形態に係る撮像装置の手振れ補正処理の具体例を示す図である。
符号の説明
1 デジタルカメラ
2 CCD
7 制御部
16 光学系
18 ジャイロセンサ
72 手振れ制御部
74 A/D制御部

Claims (10)

  1. 撮影画角を設定する撮影画角設定手段と、
    手振れを検出する検出手段と、
    前記撮影画角設定手段によって設定された撮影画角に基づいて、前記検出手段によって検出すべき手振れの検出精度を設定する検出精度設定手段と、
    前記検出精度設定手段により設定した検出精度で、前記検出手段に対し手振れを検出するよう制御する検出制御手段と、
    を備えることを特徴とする手振れ検出装置。
  2. 前記検出手段は、手振れを検出して検出信号を出力するジャイロセンサを含み、
    前記検出精度設定手段は、前記ジャイロセンサからの出力信号を変換する範囲を設定する手段を含むことを特徴とする請求項1記載の手振れ検出装置。
  3. 前記検出手段は、手振れを検出して検出信号を出力するジャイロセンサを含み、
    前記検出精度設定手段は、前記ジャイロセンサに供給する基準電圧を設定する手段を含むことを特徴とする請求項1記載の手振れ検出装置。
  4. 前記撮影画角設定手段は、前記被写体の光学像のアスペクト比を設定するアスペクト比設定手段を含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか記載の手振れ検出装置。
  5. 前記撮影画角設定手段は、ズームレンズと、
    当該ズームレンズを光軸に沿って移動させるレンズ移動手段と、
    前記ズームレンズの位置を検出するレンズ位置検出部と、
    を備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れか記載の手振れ検出装置。
  6. 前記撮影画角設定手段は、被写体の光学像を光電変換し撮像信号として出力する信号出力手段と、
    ユーザの操作に従って、前記信号出力手段から出力すべき光学像の範囲を設定する範囲設定手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1乃至5の何れか記載の手振れ検出装置。
  7. 前記検出手段で検出された手振れの手振れ量を出力する手振れ量出力手段と、
    当該手振れ量出力手段から出力された手振れ量に基づいて、前記撮影画角の位置を補正する撮影画角補正手段と、
    を更に備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れか記載の手振れ検出装置。
  8. 前記検出精度設定手段は、少なくとも、前記撮影画角設定手段によって設定された撮影画角が狭くなるに従って前記手振れの検出精度を上げるか、または、前記撮影画角設定手段によって設定された撮影画角が広くなるに従って前記手振れの検出精度を下げるかの一方を設定することを特徴とする請求項1乃至7の何れか記載の手振れ検出装置。
  9. 請求項1乃至8の何れか記載の手振れ検出装置と、
    撮像手段と、
    当該撮像手段によって撮像された画像とともに、前記検出手段によって手振れが検出されたことを記録する記録手段と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
  10. 手振れ検出部を備える撮像装置が具備するコンピュータを、
    撮影画角を設定する撮影画角設定手段、
    前記撮影画角設定手段によって設定された撮影画角に基づいて、前記手振れ検出部にて検出すべき手振れの検出精度を設定する検出精度設定手段、
    前記検出精度設定手段により設定した検出精度で、前記手振れ検出部に対し手振れを検出するよう制御する検出制御手段、
    として機能させることを特徴とするプログラム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015102745A (ja) * 2013-11-26 2015-06-04 株式会社ニコン ブレ補正装置、レンズ鏡筒及びカメラ
CN107155018A (zh) * 2016-03-04 2017-09-12 阔展科技(深圳)有限公司 智能分析摄像机
JP2018060228A (ja) * 2017-12-28 2018-04-12 株式会社ニコン 交換レンズ及び光学機器

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