JP2021124577A - Image blur correction device and control method therefor, program, and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラの振れに起因する像ブレを補正する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for correcting image blur caused by camera shake.
デジタルカメラなどの撮像装置において、ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子や撮影光学系の一部の光学素子を光軸と直交する方向に移動させることにより、装置に加わる振れに起因する像ブレを補正する技術が多く提案されている。このような像ブレ補正機能を有する撮像装置は、一般的には、装置に加わる振れをジャイロセンサ（角速度センサ）により検出している。 In an image pickup device such as a digital camera, a technique for correcting image blur caused by vibration applied to the device by moving an image sensor such as a CMOS sensor or a part of the optical element of the photographing optical system in a direction orthogonal to the optical axis. Have been proposed a lot. An imaging device having such an image blur correction function generally detects a shake applied to the device by a gyro sensor (angular velocity sensor).
ジャイロセンサは、装置に加わる振れのうち、回転振れを角速度の状態で検出可能なセンサであり、近年その性能向上は著しい。しかし、像ブレ補正性能に対する要求も大幅に増大してきているため、ジャイロセンサの検出精度を向上させることは非常に重要である。ジャイロセンサの検出精度を向上させる上での１つの重要な課題は、ジャイロセンサが持つオフセット成分をいかにして除去するかということである。 The gyro sensor is a sensor that can detect rotational runout in the state of angular velocity among the runouts applied to the device, and its performance has been remarkably improved in recent years. However, since the demand for image blur correction performance has increased significantly, it is very important to improve the detection accuracy of the gyro sensor. One important issue in improving the detection accuracy of the gyro sensor is how to remove the offset component of the gyro sensor.
ジャイロセンサの信号をオフセット成分の除去なしに使用すると、ジャイロセンサの出力信号を積分して角度として取り扱う際、積分誤差として順次積みあがっていく所謂ドリフトを生じることとなり、正確な像ブレ補正が行えなくなってしまう。 If the signal of the gyro sensor is used without removing the offset component, when the output signal of the gyro sensor is integrated and treated as an angle, so-called drift that accumulates as an integration error will occur, and accurate image blur correction can be performed. It will disappear.
特許文献１には、角速度センサの出力と、画像のフレーム間の差分による動きベクトルと、ブレ補正部材の速度を入力として、カルマンフィルタや逐次最小二乗法を用いてオフセットを推定し、推定結果を基にオフセット成分を除去する手法が開示されている。 In Patent Document 1, the output of the angular velocity sensor, the motion vector due to the difference between the frames of the image, and the velocity of the blur correction member are input, and the offset is estimated by using the Kalman filter or the sequential least squares method, and the estimation result is used as the basis. Discloses a method for removing an offset component.
オフセット推定値の初期値は未知の真のオフセットに近いことが望ましく、例えば、前回推定停止時のオフセット推定値を初期値とすることが考えられる。しかし、オフセットの揺らぎの大きいジャイロセンサの場合、前回推定停止時のオフセット推定値が今回の未知の真のオフセット値に必ずしも近いとは限らない。そのため、前回推定停止時のオフセット推定値と今回の未知の真のオフセット値がどれだけ近いかを条件に応じて推測し、オフセット推定値を修正する度合いを変化させる必要がある。オフセット推定値を修正する度合いを変化させるには、例えば、誤差分散初期値を設定することが考えられる。 It is desirable that the initial value of the offset estimated value is close to the unknown true offset. For example, it is conceivable that the offset estimated value at the time of the previous estimation stop is used as the initial value. However, in the case of a gyro sensor with a large offset fluctuation, the offset estimated value at the time of the previous estimation stop is not always close to the unknown true offset value this time. Therefore, it is necessary to estimate how close the offset estimated value at the time of the previous estimation stop and the unknown true offset value this time are according to the conditions, and change the degree of correction of the offset estimated value. In order to change the degree of correction of the offset estimated value, for example, it is conceivable to set an initial error variance value.
誤差分散初期値を大きくすると修正する度合いが大きくなり、オフセットの推定は進むが、観測値のノイズの影響を受けて変動しやすくなる。一方、誤差分散初期値を小さくすると、修正する度合いが小さくなり、観測値のノイズの影響を受けにくくなるが、オフセットの推定が遅くなる。そのため、適切な誤差分散初期値を設定しないと、早く正しくオフセット値を推定できない。 If the initial value of the error variance is increased, the degree of correction increases and the offset estimation proceeds, but it becomes easy to fluctuate due to the influence of the noise of the observed value. On the other hand, if the initial value of the error variance is made small, the degree of correction becomes small and it becomes difficult to be affected by the noise of the observed value, but the offset estimation becomes slow. Therefore, unless an appropriate initial value of error variance is set, the offset value cannot be estimated quickly and correctly.
特許文献１のカルマンフィルタを用いた手法では、オフセット推定値を修正する度合いを司るパラメータについての決定方法が示されていない。また、オフセット推定初期値についても示されていない。 In the method using the Kalman filter of Patent Document 1, a method for determining the parameter governing the degree of correction of the offset estimated value is not shown. Moreover, the offset estimation initial value is not shown.
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、角速度センサのオフセットを推定する場合に、オフセット推定値の変動を抑えつつ、早く正しいオフセット推定値を得られるようにすることである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to make it possible to quickly obtain a correct offset estimated value while suppressing fluctuations in the offset estimated value when estimating the offset of the angular velocity sensor. Is.
本発明に係わる像ブレ補正装置は、装置の振れを検出する振れ検出手段により検出された角速度信号を取得する第１の取得手段と、前記角速度信号に基づいて前記振れ検出手段のオフセット値を推定する推定手段と、時刻または前記振れ検出手段の温度の少なくとも一方の情報を取得する第２の取得手段と、前記情報を記憶手段に記憶させる記憶制御手段と、を備え、前記推定手段は、前記オフセット値を推定する場合に、前記第２の取得手段により取得された前記情報と、前回の前記オフセット値の推定時に前記第２の取得手段により取得され、前記記憶手段に記憶された前記情報との比較結果に基づいて、前記オフセット値を推定する場合の推定値を変化させる度合いを設定することを特徴とする。 The image blur correction device according to the present invention estimates the offset value of the first acquisition means for acquiring the angular velocity signal detected by the runout detecting means for detecting the runout of the device and the runout detecting means based on the angular velocity signal. The estimation means includes, a second acquisition means for acquiring information on at least one of the time and the temperature of the runout detecting means, and a storage control means for storing the information in the storage means. When estimating the offset value, the information acquired by the second acquisition means and the information acquired by the second acquisition means at the time of the previous estimation of the offset value and stored in the storage means. Based on the comparison result of, the degree to which the estimated value is changed when the offset value is estimated is set.
本発明によれば、角速度センサのオフセットを推定する場合に、オフセット推定値の変動を抑えつつ、早く正しいオフセット推定値を得ることが可能となる。 According to the present invention, when estimating the offset of the angular velocity sensor, it is possible to quickly obtain the correct offset estimated value while suppressing the fluctuation of the offset estimated value.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments do not limit the invention according to the claims. Although a plurality of features are described in the embodiment, not all of the plurality of features are essential to the invention, and the plurality of features may be arbitrarily combined. Further, in the attached drawings, the same or similar configurations are given the same reference numbers, and duplicate explanations are omitted.
（第１の実施形態）
＜カメラシステムの構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるレンズ交換式の一眼レフタイプのカメラシステム（撮像システム）１００の構成を示す図である。図１（ａ）は第１の実施形態におけるカメラシステムの中央断面図であり、図１（ｂ）はカメラシステム１００の電気的構成を示すブロック図である。
(First Embodiment)
<Camera system configuration>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an interchangeable lens type single-lens reflex type camera system (imaging system) 100 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a central sectional view of the camera system according to the first embodiment, and FIG. 1B is a block diagram showing an electrical configuration of the
図１（ａ）において、カメラシステム１００はカメラ本体１と、カメラ本体１に着脱可能に装着されるレンズユニット２とを備える。レンズユニット２は、光軸４を軸とする複数のレンズからなる撮影光学系３を備え、その撮影光学系３の一部に、画像の振れを光学的に補正する振れ補正ユニット１９が設けられている。振れ補正ユニット１９は、光軸をシフトさせることが可能なユニットであり、例えば、シフトレンズで構成することができる。また、カメラ本体１は、撮像素子ユニット６、背面表示部１０ａを備える。カメラ本体１とレンズユニット２の間には、カメラ本体１とレンズユニット２を電気的に接続する電気接点１４が配置されている。
In FIG. 1A, the
図１（ｂ）において、レンズユニット２は、電気的な構成として、レンズシステム制御部１５、レンズ側操作部１６、レンズ側振れ検出部１７、レンズ側振れ補正駆動部１８、焦点距離変更部２２を備える。レンズシステム制御部１５は、レンズユニット２の全体を制御する。レンズ側操作部１６は、ユーザーの操作を受け付ける。レンズ側振れ検出部１７は、角速度センサなどを備え、カメラシステム１００の振れ量（検出結果）を検出する。レンズ側振れ補正駆動部１８は、振れ補正ユニット１９を駆動して像ブレを補正する。レンズ位置検出部２０は、振れ補正ユニット１９の位置を検出する。焦点距離変更部２２は、撮影光学系３の焦点距離を変更する。
In FIG. 1B, the lens unit 2 has, as an electrical configuration, a lens
また、カメラ本体１は、電気的な構成として、カメラシステム制御部５、撮像素子ユニット６、画像処理部７、メモリ８、カメラ側操作部９、背面表示部１０ａを含む表示部１０、カメラ側振れ検出部１２、カメラ側振れ補正駆動部１３を備える。カメラシステム制御部５は、カメラシステム１００の全体を制御する。撮像素子ユニット６は、被写体像を光電変換し画像信号を出力する撮像素子と、撮像素子を、光軸に垂直な方向において移動またはチルトさせる、圧電素子、ボイスコイルモータなどからなる駆動機構とを有する。画像処理部７は、撮像素子ユニット６の撮像素子から出力された画像信号に必要な画像処理を行う。メモリ８は、画像データを一時記憶する。カメラ側操作部９は、ユーザーの操作を受け付ける。表示部１０は、撮影された画像やカメラの状態を示す情報などを表示する。カメラ側振れ検出部１２は、角速度センサなどを備え、カメラシステム１００の振れ量を検出する。カメラ側振れ補正駆動部１３は、撮像素子ユニット６を駆動して撮像素子を光軸４と垂直な面内で移動させ、像ブレ補正を行う。撮像素子位置検出部２１は、撮像ユニット６内の撮像素子の位置を検出する。
Further, as an electrical configuration, the camera body 1 includes a camera
また、機能的な面から見ると、カメラ本体１およびレンズユニット２からなるカメラシステム１００は、撮像手段、画像処理手段、記録再生手段、制御手段を有する。
From a functional point of view, the
撮像手段は、撮影光学系３ 、撮像素子ユニット６を含み、画像処理手段は、画像処理部７を含む。また、記録再生手段は、メモリ８、表示部１０を含む。なお、表示部１０は、背面表示部１０ａ、カメラ本体１の上面に設けられた撮影情報を表示する不図示の小型表示パネル、ＥＶＦとも呼ばれる不図示の電子ビューファインダーを包含する。制御手段は、カメラシステム制御部５、カメラ側操作部９、カメラ側振れ検出部１２、カメラ側振れ補正駆動部１３、レンズシステム制御部１５、レンズ側操作部１６、レンズ側振れ検出部１７、レンズ側振れ補正駆動部１８、レンズ位置検出部２０、撮像素子位置検出部２１、焦点距離変更部２２を含む。なお、レンズシステム制御部１５は、振れ補正ユニット１９の他に、不図示のフォーカスレンズ、絞り、ズームなどの駆動も行う。
The image pickup means includes a photographing optical system 3 and an image
カメラ側振れ検出部１２、レンズ側振れ検出部１７は、カメラシステム１００に加わる光軸４に対する回転振れを検知可能であり、例えば振動ジャイロなどが用いられる。カメラ側振れ補正駆動部１３は撮像素子ユニット６内の撮像素子を、レンズ側振れ補正駆動部１８は振れ補正ユニット１９を、それぞれ光軸４に垂直な平面上でシフトもしくはチルト駆動させる。各駆動部（１３，１８）が、各ユニット（６，１９）を光軸４に平行な方向においてもシフトさせてもよいが、本実施形態では、光軸４に平行な方向における各ユニットの移動を加味しないものとする。
The camera-side
上述した撮像手段は、物体からの光を、撮影光学系３を介して撮像素子の撮像面に結像させる光学処理系である。撮像素子からピント評価量／適切な露光量の情報が得られるため、この情報に基づいて撮影光学系３が調整される。これにより、適切な光量の物体光を、撮像素子上にピントが合った状態で露光させることができる。 The image pickup means described above is an optical processing system that forms an image of light from an object on the image pickup surface of the image pickup device via the photographing optical system 3. Since information on the focus evaluation amount / appropriate exposure amount can be obtained from the image sensor, the photographing optical system 3 is adjusted based on this information. As a result, an object light having an appropriate amount of light can be exposed on the image sensor in a focused state.
画像処理部７は、内部にＡ／Ｄ変換器、ホワイトバランス調整回路、ガンマ補正回路、補間演算回路等を有しており、記録用の画像を生成する。色補間処理部はこの画像処理部７に備えられており、ベイヤ配列の信号から色補間（デモザイキング）処理を施してカラー画像を生成する。また、画像処理部７は、予め定められた方法を用いて静止画、動画、音声などの圧縮を行う。さらには、画像処理部７は撮像素子から得られた複数の画像間の比較に基づいて振れ検知信号を生成することも可能であるため、撮像素子と画像処理部７とでカメラ側振れ検出部１２を構成してもよい。 The image processing unit 7 has an A / D converter, a white balance adjustment circuit, a gamma correction circuit, an interpolation calculation circuit, and the like inside, and generates an image for recording. The color interpolation processing unit 7 is provided in the image processing unit 7, and performs color interpolation (demosiking) processing from the signals of the bayer array to generate a color image. In addition, the image processing unit 7 compresses still images, moving images, sounds, and the like using a predetermined method. Further, since the image processing unit 7 can generate a shake detection signal based on the comparison between a plurality of images obtained from the image sensor, the camera side shake detection unit is formed by the image sensor and the image processing unit 7. 12 may be configured.
メモリ８は実際の記憶部を備えている。カメラシステム制御部５により、メモリ８の記憶部へ画像データの出力を行うとともに、表示部１０にユーザーに提示する像を表示する。
The memory 8 includes an actual storage unit. The camera
カメラシステム制御部５は撮像の際のタイミング信号などを生成して出力する。外部操作に応じて撮像系、画像処理系、記録再生系をそれぞれ制御する。例えば、シャッターレリーズボタン（不図示）の押下をカメラシステム制御部５が検出して、撮像素子ユニット６内の撮像素子の駆動、画像処理部７の動作、圧縮処理などを制御する。さらに情報表示を行う表示部１０の各セグメントの状態を制御する。また、背面表示部１０ａはタッチパネルを有し、表示部１０とカメラ側操作部９の役割を兼ねていてもよい。
The camera
＜像ブレ補正装置の構成＞
次に、図２は、本実施形態におけるカメラシステム１００が備える像ブレ補正装置２００のブロック構成を示す図である。図２に示す像ブレ補正装置２００の各ブロックとカメラシステム１００の各ブロックとの対応関係については、後に詳しく説明する。なお、像ブレ補正軸として、カメラシステム１００のＰｉｔｃｈ方向、Ｙａｗ方向については同じ構成であるため、これらのうち１軸についてのみ説明する。
<Configuration of image blur correction device>
Next, FIG. 2 is a diagram showing a block configuration of an image
振れ検出部２０１は、像ブレ補正装置２００を備えるカメラシステム１００に生じている振れを検出する。この振れは、例えば手振れ等であり、例えばジャイロセンサなどを用いて検出する。振れ検出部２０１は、カメラシステム１００の振れ情報の検出信号を、オフセット推定部２０２および減算器２０５に出力する。
The
オフセット推定部２０２は、振れ検出部２０１の出力信号および、カメラ情報取得部２０３の出力データとカメラ情報保持部２０４の保存データ（記憶値）に基づき、振れ検出部２０１の出力信号のオフセットを推定する。オフセット推定部２０２で推定されたオフセットは減算器２０５に出力される。また、オフセット推定部２０２で算出された誤差分散はカメラ情報保持部２０４に出力される。
The offset
カメラ情報取得部２０３は、振れ検出部２０１の温度と現在時刻（あるいはその少なくとも一方）を取得する。カメラ情報取得部２０３の出力データは、オフセット推定部２０２およびカメラ情報保持部２０４に出力される。
The camera
カメラ情報保持部２０４は、カメラ情報取得部２０３から出力された振れ検出部２０１の温度と現在時刻、およびオフセット推定部２０２から出力されたオフセット推定値とその誤差分散を保存する（記憶制御）。カメラ情報保持部２０４で保存されたデータはオフセット推定部２０２に出力される。
The camera
減算器２０５は、振れ検出部２０１の出力信号からオフセット推定部２０２のオフセット推定値を減算する。減算器２０５の出力信号は積分器２０６に出力される。
The
積分器２０６は、減算器２０５の出力信号に積分処理を施す。積分器２０６の出力信号は像ブレ補正部２０７に出力される。
The
像ブレ補正部２０７は、積分器２０６の出力値を補正目標値に変換し、手振れ等の動きを打ち消すようにブレ補正部材を制御する。ブレ補正部材の例としては、撮像光学系を構成するシフトレンズ等の補正レンズや、撮像素子を移動可能に支持する駆動機構部などである。あるいは、撮像装置からの指令により駆動制御可能なジンバル機構や自動制御可能な電動雲台等が挙げられる。
The image
ここで、図２に示す像ブレ補正装置２００の各ブロックとカメラシステム１００の各ブロックとの対応関係について説明する。例えば本実施形態では、振れ検出部２０１はレンズ側振れ検出部１７に対応し、像ブレ補正部２０７はレンズ側振れ補正駆動部１８に対応するものとする。さらに、オフセット推定部２０２、カメラ情報取得部２０３、カメラ情報保存部２０４、積分器２０６は、レンズシステム制御部１５により実現されるものとする。つまり、像ブレ補正装置２００の各構成ブロックが全てレンズユニット２に配置されているものとして説明する。
Here, the correspondence between each block of the image
しかしながら、それとは逆に、振れ検出部２０１はカメラ側振れ検出部１２に対応し、像ブレ補正部２０７はカメラ側振れ補正駆動部１３に対応するものとしてもよい。さらに、オフセット推定部２０２、カメラ情報取得部２０３、カメラ情報保存部２０４、積分器２０６は、カメラシステム制御部５により実現されるものとしてもよい。つまり、像ブレ補正装置２００の各構成ブロックが全てカメラ本体１に配置されているものとしてもよい。
However, on the contrary, the
このように、図２に示す像ブレ補正装置２００は、全ての構成がレンズユニット２に配置されていてもよいし、カメラ本体１に配置されていてもよい。さらには、像ブレ補正装置２００を構成する各ブロックがカメラ本体１とレンズユニット２の間の電気接点１４で接続されると考えれば、像ブレ補正装置２００の任意のブロックをレンズユニット２に配置し、残りのブロックをカメラ本体１に配置してもよい。像ブレ補正装置２００のどのブロックをレンズユニット２に配置し、どのブロックをカメラ本体１に配置するかは、設計の都合に合わせて自由に選択することができる。
As described above, in the image
＜カルマンフィルタの説明＞
次に、オフセット推定部２０２による振れ検出部２０１のオフセット推定処理の方法について数式を用いて説明する。本実施形態のオフセット推定部２０２を公知の線形カルマンフィルタで構成する場合、線形カルマンフィルタの一般的な式は以下の式（１）〜式（７）で表すことができる。
<Explanation of Kalman filter>
Next, a method of offset estimation processing of the
ｘt＝Ａｘt-1＋Ｂｕt＋εt …式（１）
ｚt＝Ｃｘt＋δt …式（２）
ここで、式（１）は状態空間表現での動作モデルを表し、式（２）は観測モデルを表す。Ａは動作モデルでのシステムマトリクス、Ｂは入力マトリクスを表す。またＣは観測モデルでの出力マトリクスを表し、それぞれは行列式で表現される。またεtはプロセスノイズ、δtは観測ノイズ、tは離散的な時間を表す。
x t = Ax t-1 + Bu t + ε t ... formula (1)
z t = Cx t + δ t … Equation (2)
Here, the equation (1) represents an operation model in the state space representation, and the equation (2) represents an observation model. A represents the system matrix in the operation model, and B represents the input matrix. Further, C represents an output matrix in the observation model, and each is represented by a determinant. Ε t is the process noise, δ t is the observed noise, and t is the discrete time.
ここで、式（３）は予測ステップにおける事前推定値、式（４）は事前誤差共分散を表す。またΣxは、動作モデルのノイズの分散を表す。 Here, Eq. (3) represents a pre-estimated value in the prediction step, and Eq. (4) represents a pre-error covariance. Σ x represents the noise variance of the operation model.
ここで、式（５）はフィルタリングステップにおけるカルマンゲインの算出式を表し、添え字のＴは転置行列を表している。さらに式（６）はカルマンフィルタによる事後推定値、式（７）は事後誤差共分散を表す。またΣzは、観測モデルのノイズの分散を表す。 Here, the equation (5) represents the calculation formula of the Kalman gain in the filtering step, and the subscript T represents the transposed matrix. Further, Eq. (6) represents the post-estimation value by the Kalman filter, and Eq. (7) represents the post-error covariance. Σ z represents the noise variance of the observation model.
本実施形態では、振れ検出部２０１のオフセットを推定するため、オフセットをｘtとし、観測された振れ量から求められるオフセットをｚt、εtをプロセスノイズ、δtを観測ノイズとする。すると、オフセットのモデルは式（１）における入力項ｕがなく、式（１）および式（２）でＡ＝Ｃ＝１となる以下の１次線形モデルで表すことができる。
In the present embodiment, in order to estimate the offset of the
ｘt＝ｘt-1＋εt …式（８）
ｚt＝ｘt＋δt …式（９）
ここで、式（４）における動作モデルのノイズの分散Σxをシステムノイズの分散σx 2で表し、式（５）における観測モデルのノイズの分散Σzを観測ノイズの分散σz 2で表す。時刻ｔにおけるオフセット事前推定値をｘ＾t -、事後誤差分散をσx＾t 2、カルマンゲインをｋt、観測ノイズ分散をσzt 2、振れ検出部２０１によって観測されたオフセットをｚtとすると、以下の式でカルマンフィルタを構成することができる。
x t = x t-1 + ε t … Equation (8)
z t = x t + δ t … Equation (9)
Here, the variance Σ x of the noise of the operation model in the equation (4) is expressed by the variance σ x 2 of the system noise, and the variance Σ z of the noise of the observation model in the equation (5) is expressed by the variance σ z 2 of the observation noise. .. The offset pre-estimated value at time t x ^ t -, and post the error variance of σ x ^ t 2, the Kalman gain k t, observation noise variance of sigma zt 2, the offset observed by the shake detection unit 201 z t Then, the Kalman filter can be constructed by the following equation.
オフセット推定部２０２は、上記の式（１０）から式（１４）までの演算式で構成され、推定演算の更新周期の時間ｔ−１でのオフセット推定値ｘ＾t-1とシステムノイズの分散σx 2、時間ｔ−１での事後誤差分散σx＾t-1 2により、オフセット事前推定値ｘ＾-および事前誤差分散σx＾t- 2が算出される。そして事前誤差分散σx＾t- 2および、観測ノイズ分散σzt 2を基にカルマンゲインｋtが算出される。そして式（１３）によって、観測されたオフセットｚtとオフセット事前推定値ｘ^-との誤差にカルマンゲインｋtを乗じた値によってオフセット事前推定値ｘ^-が修正され、オフセット推定値ｘ^tが算出される。また式（１４）により事前誤差分散σx^t- 2が修正されて事後誤差分散σx^t 2が算出される。これらの演算によって事前推定値の更新と修正を演算周期ごとに繰り返すことで、オフセット推定値が算出される。
The offset
＜誤差分散とオフセット推定値を修正する度合いの関係＞
以上のように構成されたカルマンフィルタについて、事前誤差分散σx^t- 2の大きさが変化することによるカルマンフィルタによるオフセット推定値を修正する度合いの変化について、式（１２）、式（１３）を用いて説明する。
<Relationship between error variance and degree of correction of offset estimate>
Regarding the Kalman filter configured as described above, equations (12) and (13) are used to describe the change in the degree of correction of the offset estimate by the Kalman filter due to the change in the magnitude of the prior error variance σ x ^ t- 2. It will be described using.
まず、事前誤差分散σx^t- 2が大きい場合、オフセット推定値ｘ^tの変動は大きくなる。式（１２）によって、カルマンゲインｋt＝１に近い値となり、この場合、式（１３）の右辺第２項の値は、観測されたオフセット値ｚtとオフセット事前推定値ｘ^-との誤差そのままの値に近く、オフセット事前推定値ｘ^-を修正する度合いが大きくなるためである。 First, when the prior error variance σ x ^ t- 2 is large, the variation of the offset estimated value x ^ t becomes large. According to Eq. (12), the value is close to Kalman gain k t = 1. In this case, the value of the second term on the right side of Eq. (13) is the observed offset value z t and the offset pre-estimated value x ^ - . close to the error as it is of value, offset in advance the estimated value x ^ - is because the degree to modify the increases.
反対に、事前誤差分散σx^t- 2が小さい場合、オフセット推定値ｘ^tの変動は大きくなる。式（１２）によって、カルマンゲインｋt＝０に近い値となり、式（１３）の右辺第２項の値も０に近い値となる。よって、オフセット事前推定値ｘ^-を修正する度合いが小さくなるためである。 On the contrary, when the prior error variance σ x ^ t- 2 is small, the variation of the offset estimated value x ^ t becomes large. By equation (12) becomes a value close to the Kalman gain k t = 0, a value close to 0 right the value of the second term of formula (13). Thus, the offset pre-estimated value x ^ - is because the degree of correcting the decreases.
よって、事前誤差分散初期値σx^0- 2を設定することによって、オフセット推定開始直後の修正する度合いを調整できる。 Therefore, by setting the pre-error variance initial value sigma x ^ 0- 2, you can adjust the degree of modification immediately after the offset estimation start.
また、カルマンゲインｋtは、事前誤差分散σx^t- 2と観測ノイズ分散σzt 2の比で決定されるため、観測ノイズ分散σzt 2の大きさを変化させることでもオフセット推定値を修正する度合いは変化させられる。観測ノイズ分散σzt 2が小さい場合は、オフセット推定値ｘ^tの変動は大きくなり、観測ノイズ分散σzt 2が大きい場合は、オフセット推定値ｘ^tの変動は小さくなる。 Also, the Kalman gain k t is because it is determined by the pre-error variance sigma x ^ t-2 as the ratio of the observed noise variance sigma zt 2, the observation noise variance sigma zt be offset estimate by changing the size of 2 The degree of modification can be changed. When the observed noise variance σ zt 2 is small, the fluctuation of the offset estimated value x ^ t is large, and when the observed noise variance σ zt 2 is large, the fluctuation of the offset estimated value x ^ t is small.
＜フローチャートの説明＞
次に、上記のように構成される像ブレ補正装置２００におけるブレ補正目標値の演算処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。
<Explanation of flowchart>
Next, the calculation process of the blur correction target value in the image
Ｓ３０１では、カメラ情報保持部２０４は、保存していたカメラ情報（前回のオフセット推定停止時（推定時）の時刻、温度、オフセット推定値、誤差分散）を読み出す。
In S301, the camera
Ｓ３０２では、カメラ情報取得部２０３は、現在のカメラ情報（今回のオフセット推定開始時の時刻、温度）を取得する。
In S302, the camera
Ｓ３０３では、オフセット推定部２０２は、現在のカメラ情報とカメラ情報の保存値を比較し、その比較結果に基づき、誤差分散初期値σx^0- 2を算出する。誤差分散初期値の算出方法は後述する。
In S303, the offset
Ｓ３０４では、振れ検出部２０１は、カメラシステム１００に生じている動きを検出して振れ信号を出力する。振れ検出部２０１は、例えばジャイロセンサを備え、その場合の振れ信号は角速度信号である。
In S304, the
Ｓ３０５では、オフセット推定部２０２は、前述のカルマンフィルタを用いてジャイロセンサのオフセットを推定する。オフセット推定初期値は、カメラ情報保持部２０４で保存していたオフセット推定値とする。
In S305, the offset
Ｓ３０６では、減算器２０５は、振れ検出部２０１から出力される振れ信号からオフセット推定部２０２から出力されるオフセット推定値を減算する。
In S306, the
Ｓ３０７では、積分器２０６は、オフセットの除去された振れ信号に積分処理を施し、像ブレ補正部２０７に出力する。
In S307, the
Ｓ３０８では、像ブレ補正部２０７は、積分器２０６の出力値をブレ補正目標値に変換し、手振れ等の動きを打ち消すようにブレ補正部材を制御する。
In S308, the image
Ｓ３０９では、オフセット推定部２０２が推定を停止したか否かを判定し、停止していればＳ３１０へ進み、停止していなければＳ３０４へ戻る。オフセット推定部２０２が推定を停止するタイミングは、例えば、カメラ本体１の電源が切られたときなどである。
In S309, the offset
Ｓ３１０では、カメラ情報保持部２０４は、カメラ情報を保存する。ここでのカメラ情報とは、オフセット推定部２０２が推定を停止したときの、振れ検出部２０１の温度、時刻、誤差分散のことである。
In S310, the camera
ここで、図４を参照して、誤差分散初期値σx^0- 2の算出方法について説明する。 Referring now to FIG. 4, a description will be given of a method of calculating the error variance initial value σ x ^ 0- 2.
＜時間による誤差分散初期値の算出＞
図４（ａ）は、横軸が時間を、縦軸が誤差分散値を表し、前回のオフセット推定停止時から今回のオフセット推定開始時までの時間経過が長いほど誤差分散初期値を線形に大きくすることを表している。誤差分散初期値は大きくしすぎると変動が大きくなってしまうため、時間４０５以上経過した場合は、誤差分散初期値４０１以上にならないようにし、誤差分散初期値として設定し得る最大値を予め決めておく。また、誤差分散値４０３は、誤差分散保存値（前回のオフセット推定停止時の誤差分散値）である。この誤差分散初期値の最大値４０１と誤差分散保存値４０３の間で、前回のオフセット推定停止時から今回のオフセット推定開始時までの時間４０４に従って、誤差分散初期値４０２を算出する。図４（ａ）では、誤差分散初期値を線形に大きくする例を示しているが、この例に限らず非線形に大きくするようにしてもよい。
<Calculation of initial error variance over time>
In FIG. 4A, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the error variance value. The longer the time elapsed from the previous stop of offset estimation to the start of this offset estimation, the larger the initial error variance value linearly. It represents to do. If the initial value of the error variance is set too large, the fluctuation becomes large. Therefore, when the
＜温度による誤差分散初期値の算出＞
図４（ｂ）は、横軸が温度差を、縦軸が誤差分散値を表し、前回のオフセット推定停止時の温度と今回のオフセット推定開始時の温度差が大きいほど誤差分散初期値を線形に大きくすることを表している。誤差分散初期値は大きくしすぎると変動が大きくなってしまうため、温度差４１０以上であった場合は、誤差分散初期値４０６以上にならないようにし、誤差分散初期値として設定し得る最大値を予め決めておく。また、誤差分散値４０８は、誤差分散保存値（前回オフセット推定停止時の誤差分散値）である。この誤差分散初期値の最大値４０６と誤差分散保存値４０８の間で、前回のオフセット推定停止時の温度と今回のオフセット推定開始時の温度差４０９に従って誤差分散初期値４０７を算出する。図４（ｂ）では、誤差分散初期値を線形に大きくする例を示しているが、この例に限らず非線形に大きくするようにしてもよい。
<Calculation of initial error variance by temperature>
In FIG. 4B, the horizontal axis represents the temperature difference and the vertical axis represents the error variance value. The larger the temperature difference between the temperature at the previous offset estimation stop and the current offset estimation start, the more linear the error variance initial value. It means to make it larger. If the initial value of the error variance is made too large, the fluctuation will become large. Therefore, if the temperature difference is 410 or more, the initial value of the error variance should not be greater than or equal to 406, and the maximum value that can be set as the initial value of the error variance is set in advance. Decide. Further, the
＜重み付け加算による誤差分散初期値の設定＞
時間によって算出された誤差分散初期値と、温度差によって算出された誤差分散初期値（複数の条件に基づいて算出された誤差分散初期値）とから、それらの重み付け加算によって最終的な誤差分散初期値を設定する。時間による誤差分散初期値と温度差による誤差分散初期値を、それぞれσx^0-_time 2、σx^0-_temp 2と表記し、それぞれの重みをW_time、W_tempと表記する。すると、誤差分散初期値の設定値σx^0- 2は、下記の式（１５）により算出される。
<Setting the initial value of error variance by weighting>
From the initial error variance calculated by time and the initial error variance calculated by temperature difference (initial error variance calculated based on multiple conditions), the final error variance initial value is added by weighting them. Set the value. The initial value of error variance due to time and the initial value of error variance due to temperature difference are expressed as σ x ^ 0-_time 2 and σ x ^ 0-_temp 2 , respectively, and their weights are expressed as W_time and W_temp, respectively. Then, set values σ x ^ 0- 2 of the error distribution initial value is calculated by the following equation (15).
ただし、Ｗtime＋Ｗtemp＝１である。 However, W time + W temp = 1.
重みについては、例えば、各誤差分散初期値に対応する情報源の確からしさに基づいて設定される。各情報源の確からしさが同一であるか、または不明である場合には、全ての重みを同じにすればよい。 The weight is set based on, for example, the certainty of the information source corresponding to each error variance initial value. If the certainty of each source is the same or unknown, all weights may be the same.
＜優先順位による誤差分散初期値の設定＞
また、時間によって算出された誤差分散初期値と温度差によって算出された誤差分散初期値の優先順位を判定する方法もある。優先順位に基づく方法では、取得される各情報またはそれらに対応する誤差分散初期値に優先順位を付け、優先順位の高い誤差分散初期値が採用される。例えば、涼しい室内でオフセット推定を停止し、炎天下の屋外へカメラシステム１００を移動させてからオフセット推定を開始させた場合、時間経過は短いが温度差が大きくなり、オフセットが大きく変動すると考えられる。この場合は温度差による誤差分散初期値の優先度を高くする。
<Setting the initial value of error variance according to priority>
There is also a method of determining the priority of the error variance initial value calculated by time and the error variance initial value calculated by the temperature difference. In the priority-based method, each acquired information or the error variance initial value corresponding to them is prioritized, and the error variance initial value having a high priority is adopted. For example, when the offset estimation is stopped in a cool room, the
オフセット推定値について適切な誤差分散初期値を設定したときのオフセット推定値の時間推移を、図５及び図６に示す。 The time transition of the offset estimated value when an appropriate error variance initial value is set for the offset estimated value is shown in FIGS. 5 and 6.
図５は、オフセット推定初期値５０１が正しいオフセット値５０２と離れていた場合を示している。誤差分散初期値が小さい場合のオフセット推定の破線波形５０３は正しいオフセット値５０２に近づくのに時間が掛かっている。これに対し、誤差分散初期値が大きい場合のオフセット推定の実線波形５０４は、変動が大きいものの、正しいオフセット値５０２に早く近づいている。
FIG. 5 shows a case where the offset estimation
また、図６はオフセット推定初期値６０１が正しいオフセット値６０２と近い場合を示している。誤差分散初期値が大きい場合のオフセット推定の破線波形６０３は、オフセット推定値が大きく変動しているのに対し、誤差分散初期値が小さい場合のオフセット推定の実線波形６０４はオフセット推定値の変動が小さい。
Further, FIG. 6 shows a case where the offset estimation
以上説明したように、第１の実施形態によれば、前回のオフセット推定停止時と今回のオフセット推定開始時の、温度および時刻を比較することにより、オフセット初期値を推定するにあたり、適切な誤差分散初期値を設定できる。それにより、オフセット推定初期値の変動を抑制しつつ、早く正しいオフセット値を得ることができる。 As described above, according to the first embodiment, an appropriate error is obtained in estimating the offset initial value by comparing the temperature and time at the time when the previous offset estimation is stopped and when the offset estimation is started this time. Distribution initial value can be set. As a result, the correct offset value can be obtained quickly while suppressing the fluctuation of the offset estimation initial value.
（第２の実施形態）
＜像ブレ補正装置の構成＞
次に、図７は、第２の実施形態におけるカメラシステム１００が備える像ブレ補正装置７００のブロック構成を示す図である。図７においては、第１の実施形態を示す図２と共通な部分については、同じ符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
<Configuration of image blur correction device>
Next, FIG. 7 is a diagram showing a block configuration of the image
第２の実施形態では、振れ検出部７０１から出力された振れ信号の他に、動きベクトルとブレ補正部材の速度も用いてオフセット推定を行う。なお、第１の実施形態と同じく、像ブレ補正軸として、カメラシステム１００のＰｉｔｃｈ方向、Ｙａｗ方向については同じ構成であるため、これらのうち１軸についてのみ説明する。
In the second embodiment, in addition to the runout signal output from the
また、この第２の実施形態では、動きベクトル検出部７０２はカメラ本体１に配置されるが、像ブレ補正装置７００のその他のブロックは、第１の実施形態と同様に、レンズユニット２に配置されてもよいし、カメラ本体１に配置されてもよい。
Further, in the second embodiment, the motion
振れ検出部７０１は、像ブレ補正装置７００を備えるカメラシステム１００に生じている振れを検出する。振れ検出部７０１はカメラシステム１００の振れ情報の検出信号を減算器７０６および減算器２０５に出力する。
The
動きベクトル検出部７０２は、撮像素子から得られた複数の画像間の比較に基づいて動きベクトルを検出する。動きベクトル検出部７０２は検出した動きベクトルを減算器７０６に出力する。
The motion
ブレ補正部材位置検出部７０３は、ブレ補正部材の位置を検出する。ブレ補正部材位置検出部７０３の出力信号は微分器７０４に出力される。
The blur correction member
微分器７０４はブレ補正部材位置検出部７０３の出力信号に微分処理を施す。微分器７０４の出力信号は加算器７０５に出力される。
The
加算器７０５は、動きベクトル検出部７０２により検出された動きベクトルと微分器７０４の出力信号を加算する。加算器７０５の出力信号は減算器７０６に出力される。
The
減算器７０６は、振れ検出部７０１の出力信号から加算器７０５の出力信号を減算する。減算器７０６の出力信号はオフセット推定部２０２に出力される。
The
＜フローチャートの説明＞
次に、上記のように構成される像ブレ補正装置７００によるブレ補正目標値の演算処理について、図８のフローチャートを参照して説明する。なお、第１の実施形態の動作を示す図３と同様の処理のステップについては、同じステップ番号を付して、説明を省略する。
<Explanation of flowchart>
Next, the calculation process of the blur correction target value by the image
Ｓ８０１では、動きベクトル検出部７０２は、動きベクトルを検出する。
In S801, the motion
Ｓ８０２では、ブレ補正部材位置検出部７０３は、ブレ補正部材の位置を検出する。
In S802, the blur correction member
Ｓ８０３では、微分器７０４は、ブレ補正部材位置検出部７０３の出力信号であるブレ補正部材の位置信号に微分処理を施し、ブレ補正部材の移動速度を算出する。
In S803, the
Ｓ８０４では、加算器７０５は、動きベクトル検出部７０２により検出された動きベクトルと微分器７０４の出力信号であるブレ補正部材の移動速度を加算する。
In S804, the
Ｓ８０５では、減算器７０６は、振れ検出部７０１から出力された振れ信号から加算器７０５の出力信号を減算する。
In S805, the
以上説明したように、第２の実施形態によれば、動きベクトルとブレ補正部材の移動速度を加算した信号と振れ信号の差分をオフセットの観測値としてオフセット推定を行うこともできる。 As described above, according to the second embodiment, the offset estimation can be performed by using the difference between the signal obtained by adding the motion vector and the moving speed of the blur correction member and the runout signal as the observed value of the offset.
また、像ブレ補正機能がＯＦＦされて、ブレ補正部材が固定されている場合、微分器７０４の出力は０となる。この場合は、動きベクトルと振れ信号の差分をオフセットの観測値としてオフセット推定を行うことができる。
Further, when the image blur correction function is turned off and the blur correction member is fixed, the output of the
（他の実施形態）
また本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読み出し実行する処理でも実現できる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現できる。
(Other embodiments)
The present invention also supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device read the program. It can also be realized by the processing to be executed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, a claim is attached to make the scope of the invention public.
１：カメラ本体、２：レンズユニット、３：撮影光学系、５：カメラシステム制御部、６：撮像素子ユニット、１２：カメラ側振れ検出部、１３：カメラ側振れ補正駆動部、１５：レンズシステム制御部、１７：レンズ側振れ検出部、１８：レンズ側振れ補正駆動部、１９：振れ補正ユニット、２０：レンズ位置検出部、２１：撮像素子位置検出部、２００：像ブレ補正装置、２０２：オフセット推定部、２０３：カメラ情報取得部、２０４：カメラ情報保存部 1: Camera body 2: Lens unit 3: Shooting optical system 5: Camera system control unit, 6: Image sensor unit, 12: Camera side shake detection unit, 13: Camera side shake correction drive unit, 15: Lens system Control unit, 17: Lens side shake detection unit, 18: Lens side shake correction drive unit, 19: Shake correction unit, 20: Lens position detection unit, 21: Image pickup element position detection unit, 200: Image blur correction device, 202: Offset estimation unit, 203: Camera information acquisition unit, 204: Camera information storage unit
Claims (15)
前記角速度信号に基づいて前記振れ検出手段のオフセット値を推定する推定手段と、
時刻または前記振れ検出手段の温度の少なくとも一方の情報を取得する第２の取得手段と、
前記情報を記憶手段に記憶させる記憶制御手段と、を備え、
前記推定手段は、前記オフセット値を推定する場合に、前記第２の取得手段により取得された前記情報と、前回の前記オフセット値の推定時に前記第２の取得手段により取得され、前記記憶手段に記憶された前記情報との比較結果に基づいて、前記オフセット値を推定する場合の推定値を変化させる度合いを設定することを特徴とする像ブレ補正装置。 The first acquisition means for acquiring the angular velocity signal detected by the runout detecting means for detecting the runout of the device, and
An estimation means that estimates the offset value of the runout detection means based on the angular velocity signal, and an estimation means.
A second acquisition means for acquiring information on at least one of the time and the temperature of the runout detecting means, and
A storage control means for storing the information in the storage means is provided.
When estimating the offset value, the estimation means acquires the information acquired by the second acquisition means and the second acquisition means at the time of the previous estimation of the offset value, and stores the information in the storage means. An image blur correction device, characterized in that the degree to which the estimated value is changed when the offset value is estimated is set based on the stored comparison result with the information.
前記角速度信号に基づいて前記振れ検出手段のオフセット値を推定する推定工程と、
時刻または前記振れ検出手段の温度の少なくとも一方の情報を取得する第２の取得工程と、
前記情報を記憶手段に記憶させる記憶制御工程と、を有し、
前記推定工程では、前記オフセット値を推定する場合に、該推定の開始時に前記第２の取得工程において取得された前記情報と、前回の前記オフセット値の推定時に前記第２の取得工程において取得され、前記記憶手段に記憶された前記情報との比較結果に基づいて、前記オフセット値を推定する場合の推定値を変化させる度合いを設定することを特徴とする像ブレ補正装置の制御方法。 The first acquisition step of acquiring the angular velocity signal detected by the runout detecting means for detecting the runout of the device, and
An estimation step of estimating the offset value of the runout detecting means based on the angular velocity signal, and
A second acquisition step of acquiring information on at least one of the time and the temperature of the runout detecting means, and
It has a memory control step of storing the information in a storage means.
In the estimation step, when the offset value is estimated, the information acquired in the second acquisition step at the start of the estimation and the information acquired in the second acquisition step at the time of the previous estimation of the offset value are acquired. A control method for an image blur correction device, which comprises setting a degree of change in an estimated value when estimating the offset value based on a comparison result with the information stored in the storage means.
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