JP2023035381A - 像ブレ補正装置、撮像システム、カメラ本体、像ブレ補正装置の制御方法およびプログラム - Google Patents
像ブレ補正装置、撮像システム、カメラ本体、像ブレ補正装置の制御方法およびプログラム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】複数の加速度計を有する撮像装置において、角度ブレの影響によって生じる平行ブレに対して高精度な像ブレ補正を行う。【解決手段】カメラCPU108は、角速度計110で検出された撮像装置100に加わる角速度を取得する角速度取得手段と、複数の加速度計111および112で検出された撮像装置100に加わる加速度を取得する加速度取得手段と、撮像装置100の姿勢に応じて、複数の加速度計で検出された加速度から1つの加速度を選択する加速度選択部908と、角速度と加速度選択部908で選択された加速度に基づいて、像ブレを補正するための補正値を算出する補正値算出手段と、補正値に基づいて、像ブレを補正する像ブレ補正部を制御する制御手段と、を有する。【選択図】図9
Description
本発明は、像ブレ補正装置、撮像システム、カメラ本体、像ブレ補正装置の制御方法およびプログラムに関する。
現在のカメラは露出決定やピント合わせといった、撮影上の重要な作業が全自動化され、操作に習熟していない人でも撮影に失敗する可能性は少なくなってきている。また、手ブレ等による像ブレを補正するための像ブレ補正装置を備えたカメラが増えている。カメラの手ブレは通常、周波数1乃至20Hz程度の振動である。特許文献1は、ヨー方向とロール方向それぞれの平行ブレの補正量を算出して像ブレ補正を行う像ブレ補正装置を開示している。
特許文献1は平行ブレの演算において、カメラが1つの回転軸周りに回転しているという仮定に立っている。しかしながら、人体は二つ以上の回転中心を持つ運動も行うことがあるため、この仮定では演算しきれない平行ブレが残存してしまう可能性がある。例えば、カメラの水平方向における平行ブレの検出には、ヨー方向の角度ブレ補正用に取り付けられたヨー方向角速度センサとカメラの水平方向の加速度を検出する加速度センサが用いられ、両センサによる検出値から水平方向の平行ブレ補正量が算出される。しかし、カメラの水平方向の平行ブレは、ヨー方向のカメラ回転による平行ブレの他にロール方向のカメラ回転に伴う平行ブレの影響も受ける。そのため、ヨー方向の回転によって生じた加速度を検出するための加速度センサが検出する信号は、実際は、ヨー方向のカメラ回転による平行ブレとロール方向のカメラ回転による平行ブレの両方の影響を受けた信号となる。ロール方向のブレの影響が加速度センサに重畳することで、演算によって求められるヨー方向の角度ブレの回転中心から加速度計までの距離に誤差が生じ、平行ブレに対する像ブレ補正の精度が低下してしまう。
本発明は、複数の加速度計を有する撮像装置において、角度ブレの影響によって生じる平行ブレに対して高精度な像ブレ補正を行うことを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の像ブレ補正装置は、角速度計で検出された撮像装置に加わる角速度を取得する角速度取得手段と、複数の加速度計で検出された前記撮像装置に加わる加速度を取得する加速度取得手段と、前記撮像装置の姿勢に応じて、前記複数の加速度計で検出された加速度から1つの加速度を選択する加速度選択手段と、前記角速度と前記加速度選択手段で選択された加速度に基づいて、像ブレを補正するための補正値を算出する補正値算出手段と、前記補正値に基づいて、像ブレを補正する像ブレ補正部を制御する制御手段と、を有する。
本発明によれば、複数の加速度計を有する撮像装置において、角度ブレの影響によって生じる平行ブレに対して高精度な像ブレ補正を行うことができる。
画像のブレを補正する像ブレ補正装置を有する撮像システムを実現する撮像装置100について、図1乃至3を用いて説明する。図1は、撮像装置100を上面からみた模式図である。図2は、撮像装置100を側面からみた模式図である。図3は、撮像装置100を正面からみた模式図である。図1および図2において1点鎖線で示す軸は、撮像装置100の撮影光学系の光軸104を表している。
撮像装置100は、カメラ101およびレンズ102を備える。カメラ本体であるカメラ101とレンズ102は、電気接点103を介して着脱可能に接続されている。なお、本実施形態では、レンズ102がカメラ101に対して着脱可能な撮像装置100の例について説明するが、カメラ101とレンズ102が一体となっている撮像装置であってもよい。
撮像装置100に搭載される像ブレ補正装置では、光軸104に対して矢印105p、105y、105rで示すブレ(以下、角度ブレと称する)、および矢印106v、106hで示すブレ(以下、平行ブレと称する)に対して像ブレ補正が行われる。なお、符番の添え字のpはピッチ方向を示し、yはヨー方向を示し、rはロール方向を示しており、vは垂直方向、hは水平方向を示す。ピッチ方向とヨー方向はたがいに直交し、また両方向とも光軸に対して直交しているものとする。また、カメラに加わる角度ブレの方向については、第1の方向をヨー方向(矢印105y)またはピッチ方向(矢印105p)とし、第2の方向をロール方向(矢印105r)とする。また、平行ブレの方向は、カメラの撮影光学系の光軸104に直交する水平方向(矢印106h)と、垂直方向または鉛直方向(矢印106v)である。
本実施形態の撮像装置100は、撮像装置100のブレを検出するための複数の加速度計(加速度センサ)を備える。本実施形態では、カメラ101とレンズ102それぞれに加速度計が備えられている例について説明する。カメラ101は、角速度計110と加速度計111を備える。レンズ102は、加速度計112を備える。なお、撮像システムである撮像装置100が複数の加速度計を備えていればよく、カメラ101とレンズ102それぞれに加速度計が備えられている必要はない。
角速度計110は、撮像装置100のピッチ方向、ヨー方向、ロール方向の角速度を検出する。加速度計111および加速度計112は、撮像装置100の垂直方向、水平方向における加速度を検出する。
カメラ101にはレリーズボタン107が設けられ、レリーズボタン107の操作によるスイッチの開閉信号がカメラCPU(中央演算処理装置)108に送られる。レリーズボタン107は、レリーズボタン107の半押し状態でオン状態となる第1スイッチ(以下、SW1と記す)と、レリーズボタン107の全押し状態でオン状態となる第2スイッチ(以下、SW2と記す)をもつ2段式スイッチである。カメラCPU108は撮像装置100全体を制御する。また、像ブレ補正の制御もカメラCPU108が行い、像ブレ補正装置はカメラCPU108により実現される。撮像素子109は、撮影光学系のレンズ102を通して結像された被写体像を電気信号に変換して不図示の信号処理部に出力する。メモリ115は、各種設定値や画像を記録する記憶手段である。本実施形態のメモリ115では、後述する姿勢に応じて選択される加速度計の情報、加速度計の位置情報なども保持している。
撮像装置100に加わる振動を検出するブレ検出手段は、角速度検出手段と加速度検出手段で構成される。角速度計110p、110y、110rは、撮像装置100に加わる矢印110pa、110ya、110ra回りの角度ブレを各々検出する角速度検出手段である。また加速度計111v、111h、112v、112hは、撮像装置100に加わる矢印111va、111ha、112va、112haで示す平行ブレを各々検出する加速度検出手段である。角速度計110p、110y、110rおよび加速度計111v、111hの各検出信号は、カメラCPU108に入力される。加速度計112v、112hの各検出信号は、電気接点103を介してカメラCPU108に入力される。
ブレ補正部113は、撮像素子109を光軸と直交する面内、具体的には図1の矢印113hに示す方向および図2の矢印113vの方向に駆動し、角度ブレと平行ブレの両方を加味したブレ補正を行う。駆動部114は、カメラCPU108からの制御指令に従ってブレ補正部113を介して撮像素子109を駆動し、これにより像ブレ補正動作が行われる。カメラCPU108が像ブレ補正部であるブレ補正部113および駆動部114を制御することで、撮像素子109を駆動させて像ブレを補正する。
なお本実施形態では、カメラCPU108が算出した補正量に基づいて撮像素子109を光軸に垂直な面内で移動させる補正方法を採用しているが、補正量に基づく補正方法についてはこの方法に限らず、他の形態でも構わない。例えば、補正レンズを光軸に垂直な面内で移動させることでブレの影響を軽減させる行う光学的な像ブレ補正や、撮像素子が出力する各撮影フレームの切り出し位置を変更することでブレの影響を軽減させる電子的な像ブレ補正を用いる方法がある。また、それらを適宜に組み合わせた補正方法を用いてもよい。
次に、カメラの角度ブレと平行ブレについて説明する。特に、図4乃至8を用いて、カメラの平行ブレについて説明する。まず、図4乃至図6を用いて、水平方向における平行ブレの補正について説明する。図4は、撮像装置100のヨーイング時に生じる角度ブレ105yと水平方向に生じる平行ブレ106hを説明する図である。撮像装置100のレンズ102内、つまり撮影光学系の主点位置における平行ブレ106hの大きさをYと記し、角度ブレ105yの大きさ、つまり角変位をθと記す。そして、角度ブレの回転中心401yを定めた場合の回転半径402yの長さをLと記す。カメラ101の加速度計111hとレンズ102の加速度計112hはそれぞれ、撮影光学系の主点位置までの距離が分かっており、設計値として持っている。角速度をω、速度をV、加速度をA、角加速度をωaとする。このとき、以下の関係式が成り立つ。
ここで、カメラ101の加速度計111hを例に説明を行う。(1)式中のYは、加速度計111hの出力を2階積分した変位に加速度計111hから撮影光学系の主点位置までの距離を足すことで求まり、θは角速度計110yの出力を1階積分した角度で求まるので、Yをθで割れば回転半径の長さLが求まる。また(2)式中のVは、加速度計111hの出力を1階積分した速度で求まり、ωは角速度計110yの出力から求まるので、Vをωで割れば回転半径の長さLが求まる。(3)式中のAは、加速度計111hの出力から求まり、ωaは角速度計110yの出力を1階微分することで求まるので、Aをωaで割れば回転半径の長さLが求まる。いずれの方法でもL値を求めることができる。また、今回は加速度計111hを例として説明を行ったが、加速度計112hの場合でも同様に求めることが出来る。
撮像装置100の主点位置における平行ブレYと、撮像装置100のブレ角度θおよび焦点距離f、撮影倍率βより、撮像面に生ずる平行ブレの大きさを示すブレ量δは、下式(4)で求められる。
上式(4)の右辺第1項のfおよびβの値は、レンズ102のズームおよびフォーカスの位置情報とそれらにより得られる撮影倍率や焦点距離より求まる。ブレ角度θは、角速度計110yの出力の1階積分より求まる。よって、これらの情報に応じて角度ブレ補正を行うことができる。また、上式(4)の右辺第2項に関しては、ズームおよびフォーカスの位置情報とそれらにより得られる撮影倍率によりβ値が求まり、加速度計111hの出力の2階積分と加速度計と主点位置の距離によってY値が求まる。これらの情報に応じて、平行ブレ補正を行うことができる。
しかし、本実施形態では式(4)を、下式(5)の様に書き直したブレ量δに対して画像ブレ補正を行う。
即ち、平行ブレYに関しては、加速度計111hから2階積分して求まる平行ブレの変位を用いてはいない。式(1)または式(2)または式(3)から回転半径の長さLを求め、このL値と角速度計110yの出力の積分結果(θ)と撮影倍率βからブレ量δを算出している。なお、加速度計111hを例として説明を行ったが、加速度計112hの場合でも同様にブレ量を求めることが出来る。
撮像装置100にてヨーイングのみを想定し、撮像装置100の水平方向に生じる平行ブレ106hについてヨー方向の角度ブレ105yのみの影響を受けている場合であれば、図4を用いて説明した方法で適切な平行ブレ補正を行うことができる。しかし、撮像装置100を手に持つ人体は2つ以上の回転中心を持つ運動を行うこともある。
図5は、水平方向の撮像装置100の動きに関係するロール方向のブレおよび回転中心を説明する図である。例えば、ヨー方向のブレの影響による平行ブレの他に、図5に示されるようにロール方向のブレの影響による平行ブレが生じている場合には、加速度計で検出するヨー方向の信号には、ロール方向のブレの影響が多くのノイズとしてのってしまう。図5に示される例では、撮像装置100のローリング時に、回転中心501rを中心とする大きさθrの角度ブレ105rが生じている。撮像装置100の水平方向に生じる平行ブレ106hには、図4で説明したヨー方向のブレに加えて、図5に示されるロール方向のブレの影響が生じる。このとき、上記の方法で回転半径の長さLを算出し、算出したL値に基づいてブレ量δを算出する場合、撮像装置100の撮像面に生じる平行ブレを適切に算定できていない。誤推定した平行ブレの大きさに基づく補正量で像ブレ補正の制御が行われると、像ブレ補正の精度が低下するおそれが生じる。
すなわち、撮像装置100の加速度計には、ヨー方向のブレによる平行ブレの影響とロール方向のブレによる水平方向の平行ブレの影響が生じている。そこで、本実施形態では、ヨー方向のブレによる平行ブレを補正するために、複数の加速度計のうち、よりロール方向のブレによる水平方向の平行ブレの影響が少ない加速度計を用いて回転半径の長さLを算出する。
図6は、加速度計の選択について説明する図である。本実施形態では、複数の加速度計のうち、よりロール方向のブレの影響が少ない加速度計を選択し、選択した加速度計の検出結果を用いて回転半径の長さLを算出することで、回転半径の長さLの誤差を低減し、像ブレ補正の精度を高める。撮像装置100を正位置に構えているとき、カメラ101の加速度計111hとレンズ102の加速度計112hの位置関係は上下関係604となる。ロールの回転中心501rに近い加速度計ほどロール方向のブレによる水平方向の平行ブレの影響は少なくなる。図6では、カメラ101の加速度計111hよりも回転中心501rに近いレンズ102の加速度計112hの方が、ロール方向のブレによる水平方向の平行ブレの影響が少ない。すなわち、レンズ102の加速度計112hの検出値603hの方がカメラ101の加速度計111hの検出値602hに比べてロール方向のブレによる水平方向の平行ブレの影響が少ない。そのため、カメラCPU108は、ヨー方向のブレによる水平方向の平行ブレを補正するために用いる加速度計として、ロールの回転中心501rに近いレンズ102の加速度計112hを選択する。そしてカメラCPU108は、加速度計112hの検出値を用いて、回転半径の長さLの算出を行う。
複数の加速度計の位置関係は、カメラ101が全ての加速度計の位置を記憶していてもよいし、カメラ101とレンズ102が各々の加速度計の位置情報を記憶し、レンズ102からカメラ101に加速度計112の位置情報を送信してもよい。また、カメラ101がレンズ102の装着位置とカメラ101内の加速度計の位置を記憶し、レンズ102の装着位置をレンズ102の加速度計の位置として扱うようにしてもよい。すなわち、カメラ101の加速度計111とレンズ102の加速度計112の位置関係として、カメラ101の加速度計111の位置とレンズ102の装着位置の位置関係を得てもよい。また、カメラ101が撮像装置100の姿勢に応じた複数の加速度計の位置関係を記憶し、撮像装置の姿勢に応じて複数の加速度計から像ブレ補正に利用する加速度計を選択するようにしてもよい。例えば、カメラCPU108は、撮像装置の姿勢から周期的に加速度計の位置関係を更新し、その時々に最適な加速度を選択すれば良い。また、所定の基準(例えば、光軸104)から各加速度計までの距離により、複数の加速度計の位置関係を判断してもよい。また、撮像装置の姿勢と選択すべき加速度計とを紐づけた情報を予め保持し、撮像装置の姿勢に応じて加速度計を選択するようにしてもよい。
また、水平方向における平行ブレに関して、ロール方向のブレの影響による水平方向の平行ブレを精度よく求めたい場合には、ヨー方向のブレによる平行ブレの影響が少ない加速度計を選択すればよい。図4を例に説明すると、複数の加速度計のうちヨー方向の角度ブレの回転中心401yに最も近い加速度計111hを選択することで、ヨー方向のブレによる平行ブレの影響が少ない、ロール方向のブレの影響による水平方向の平行ブレを求めることができる。
図6を用いて、撮像装置100の水平方向における平行ブレに関して像ブレ補正の誤差を低減する実施形態を説明したが、撮像装置100の垂直方向における平行ブレに関しても上記と同様の方法を踏襲できる。図7および図8を用いて、垂直方向における平行ブレの補正について説明する。
図7は、撮像装置100のピッチング時に生じる角度ブレ105pと垂直方向に生じる平行ブレ106vを説明する図である。撮像装置100の撮影光学系の主点位置における平行ブレ106vと、ピッチ方向の角度ブレ105pおよびその回転中心701pを定めた場合の回転半径702pの長さがLである。鉛直方向についても、水平方向(図4)で説明した式(1)乃至(5)と同様に、像ブレ補正で用いる補正値である回転半径Lやブレ量δを算出することができる。
水平方向に生じる平行ブレにヨー方向のブレに加えてロール方向のブレが生じていたのと同様に、垂直方向に生じる平行ブレにもピッチ方向に加えてロール方向のブレが生じている恐れがある。図8は、鉛直方向の撮像装置100の動きに関係するロール方向のブレおよび回転中心を説明する図である。例えば、ピッチ方向のブレの影響による平行ブレの他に、図8に示されるようにロール方向のブレの影響による平行ブレが生じている場合には、加速度計で検出するピッチ方向の信号には、ロール方向のブレの影響が多くのノイズとしてのってしまう。図8に示される例では、撮像装置100のローリング時に、回転中心801rを中心とする大きさθrの角度ブレ105rが生じている。撮像装置100の垂直方向に生じる平行ブレ106vには、図7で説明したピッチ方向のブレに加えて、図8に示されるロール方向のブレの影響が生じる。このとき、上記の方法で回転半径の長さLを算出し、算出したL値に基づいてブレ量δを算出する場合、撮像装置100の撮像面に生じる垂直方向の平行ブレを適切に算定できていない。誤推定した平行ブレの大きさに基づく補正量で像ブレ補正の制御が行われると、像ブレ補正の精度が低下するおそれが生じる。
そこで、ピッチ方向のブレによる平行ブレの影響とロール方向のブレの影響で垂直方向の平行ブレが生じている場合、よりロール方向のブレの影響が少ない加速度計を選択する。そして、選択した加速度計の検出結果を用いて回転半径の長さLを算出することで、回転半径の長さLの誤差を低減し、像ブレ補正の精度を高める。つまり、図8の例では複数の加速度計のうち、より回転中心801rに近い加速度計である加速度計112vを用いる。カメラCPU108は、加速度計112vとピッチ方向の角度ブレ110pから回転半径802rの長さLを算出し、そのL値を用いて垂直方向の平行ブレ補正を行う。
以上説明したように、複数の加速度計を有する撮像装置100において、ロール方向の回転中心に最も近い加速度計の出力を用いることで、平行ブレに生じているロール方向のブレの影響による補正値の誤差を抑制し、像ブレ補正の精度を高めることができる。このように、加速度計が複数の回転由来のブレを検出してしまう場合に、複数の加速度計のうち特定の方向の回転中心に最も近い加速度計の出力を補正値の算出に利用することで、特定の方向のブレの影響による像ブレ量の誤差を低減することができる。
加速度計の選び方として、水平方向の平行ブレにおいて、ヨー方向の回転の影響による平行ブレを求めたい場合、ロール方向の回転の影響が少ない加速度を選択することで、最適な平行ブレ補正を行うことができる。すなわち、ロール方向の回転中心に近い加速度計が選択される。また水平方向の平行ブレにおいて、ロール方向の回転の影響による平行ブレを求めたい場合、ヨー方向の回転の影響が少ない加速度を選択することで、最適な平行ブレ補正を行うことができる。すなわち、ヨー方向の回転中心に近い加速度計が選択される。
同様に垂直方向の平行ブレにおいて、ピッチ方向の回転の影響による平行ブレを求めたい場合、ロール方向の回転の影響が少ない加速度を選択することで、最適な平行ブレ補正を行うことができる。すなわち、ロール方向の回転中心に近い加速度計が選択される。また、垂直方向の平行ブレにおいて、ロール方向の回転の影響による平行ブレを求めたい場合、ピッチ方向の回転の影響が少ない加速度を選択することで、最適な平行ブレ補正を行うことができる。すなわち、ピッチ方向の回転中心に近い加速度計が選択される。このように、本実施形態では、像ブレ補正は、ヨー、ピッチ、ロールの回転軸ごとに行われ、補正対象でない回転軸のブレが最も少ない加速度を選択する。すなわち、検出されるブレを発生させる回転軸のうち像ブレ補正を行う回転軸とは異なる回転軸の回転中心に最も近い加速度計で検出された加速度を選択して、像ブレ補正を行う。
図9は、本実施形態に係る像ブレ補正システムの構成を示す図である。図9では、撮像装置100の水平方向に生じるブレ(図1および図2の矢印105y、106hの方向)についての構成だけを示している。同様の構成は、カメラの垂直方向に生じるブレ(図1および図2の矢印105p、106vの方向)にも設けられている。これらは基本的には同じ構成であるため、以下では、撮像装置100の水平方向に生じるブレ(ヨー方向およびロール方向)についての構成だけを説明する。なお、カメラCPU108の各機能は、メモリ115に記憶したプログラムをカメラCPU108が解釈して実行することで実現される。
まず、角度ブレの補正について説明する。図9では、角速度計110yを角速度計yとする。そして、角速度計yによって角度ブレが検出され、カメラCPU108の制御下でブレ補正が行われる。カメラCPU108は、角速度計yから検出された角度ブレ(角速度)を取得する角速度取得手段としても機能する。なお、ここでは角速度計110yを例に説明するが、角速度計110pとも入れ替え可能であり、ブレの検出方向が異なるだけで同じ制御を行うことができる。
角速度計110yからの角速度信号はカメラCPU108のHPF積分フィルタ901に入力される。HPF積分フィルタ901にて、HPF(高域通過フィルタ)でDC(直流)成分をカットされた信号は積分されて、角度信号に変換される。手ブレの周波数帯域はほぼ1乃至20Hzの間であり、HPF積分フィルタ901のHPFは、手ブレの周波数帯域から十分離れた周波数成分(例えば0.1Hz以下)を遮断する1次HPF特性を有する。
HPF積分フィルタ901の出力は敏感度調整部903に入力される。敏感度調整部903は、ズームおよびフォーカス情報(位置情報)902と、該情報により求まる撮影倍率に基づいてHPF積分フィルタ901の出力を増幅し、角度ブレの補正目標値とする。これは、フォーカスレンズ位置やズームレンズ位置などの光学情報の変化により、カメラ像面でのブレ補正敏感度が変化するのを補正するためである。敏感度調整部903は、求めた角度ブレの補正目標値を加算部916に送る。加算部916は、後述の出力補正部915の出力を敏感度調整部903の出力に加え、像ブレ補正量として駆動部114に出力する。駆動部114がブレ補正部113を介して撮像素子109を駆動することで像ブレ補正が行われる。
次に、平行ブレ補正について説明する。2つの加速度計のうち、カメラ101の加速度計111hを加速度計Bとし、レンズ102の加速度計112hを加速度計Lとする。撮影光学系の光軸104と直交する平面内にて水平方向または垂直方向に装置に生じる平行ブレは、加速度計Bまたは加速度計Lによって検出され、カメラCPU108の制御下でブレ補正が行われる。カメラCPU108は、加速度計Bおよび加速度計Lから検出された平行ブレ(加速度)を取得する加速度取得手段としても機能する。
角速度計110yの出力はHPF積分フィルタ904に入力され、HPF積分フィルタ904のHPFでDC成分をカットされた後、積分されて角度信号に変換される。HPF積分フィルタ904の出力は利得調整部905に入力される。この利得調整部905とHPF積分フィルタ904により、平行ブレ補正を行うべき周波数帯域におけるゲインおよび位相特性を調整している。利得調整部905の出力は後述する出力補正部915により補正され、ヨー方向における平行ブレの補正目標値が演算される。出力補正部915の出力は、加算部916に送られる。
また、上記処理と並行して、角速度計110yの出力はHPF位相調整部906に入力さる。HPF位相調整部906は、角速度計110yの出力に重畳するDC成分をカットすると共にその信号の位相調整を行う。ここでのカットオフ周波数は後述するHPF積分フィルタ910のHPFのカットオフ周波数と合わせており、周波数特性が一致するように調整してある。HPF位相調整部906の出力は帯域通過手段である角速度計yBPF(帯域通過フィルタ)部907に送られて、所定帯域の周波数成分が抽出される。
本実施形態では、撮像装置100の姿勢または複数の加速度計の位置関係に応じて、像ブレ補正で利用する加速度計の出力を選択する。利用する加速度の選択は、加速度選択部908で行われる。加速度選択部908は、複数ある加速度計の出力と、検出された撮像装置の姿勢を取得する。すなわち、加速度計111hの出力および加速度計112hの出力と、姿勢検出部909の出力は、加速度選択部908に入力される。
メモリ115は、予め光軸104を基準とした撮像装置100内におけるレンズ102の装着位置情報912およびカメラ101の加速度計111hの設置位置情報911を設計値として保持している。加速度選択部908は、メモリ115から装着位置情報912および設置位置情報911を取得する。加速度選択部908では、レンズ102の装着位置情報912と加速度計111hの設置位置情報911と姿勢検出部909の出力から、いずれの加速度計がロールの回転中心に近いかを判断する。本実施形態では加速度選択部908は、カメラ101の加速度計111hがレンズ102よりもロールの回転中心に近いか否かを判断する。カメラ101の加速度計111hがレンズ102よりもロールの回転中心に近いと判断された場合は、加速度計111hの出力を加速度選択部908の出力値とする。一方、カメラ101の加速度計111hがレンズ102よりもロールの回転中心に近くない、すなわちレンズ102の加速度計112hの方がロールの回転中心に近いと判断された場合は、加速度計112hの出力を加速度選択部908の出力値とする。
なお、上記では予め装着位置情報912および設置位置情報911を保持し、撮像装置100におけるレンズ102の装着位置から使用する加速度計を求めたが、これに限られるものではない。撮像装置100の姿勢に応じて選択される加速度計が紐づけられた情報を予め保持し、姿勢検出部909が検出した撮像装置100の姿勢に基づいて加速度計を選択してもよい。また、予め光軸104を基準とした撮像装置100内における、カメラ101の加速度計111hの設置位置情報と装着したレンズ102の加速度計112hの設置位置情報を保持していてもよい。また、レンズ102が電気接点103を介して、光軸104を基準とした撮像装置100内におけるレンズ102の加速度計112hの設置位置情報を、カメラ101に送ってもよい。また、加速度計がのっていないレンズや、レンズの装着位置の口径よりもレンズ口径がはるかに大きい口径となるレンズなどが装着された場合は、カメラの加速度計の出力を選択するようにしてもよいし、回転半径の計算を行わないとしてもよい。
加速度選択部908の出力はHPF積分フィルタ910に入力され、HPF積分フィルタ910のHPFでDC成分をカットされた後、積分されて速度信号に変換される。HPF積分フィルタ910のHPFのカットオフ周波数は上述したように、HPF位相調整部906のHPFの周波数特性と合わせて設定してある。HPF積分フィルタ910の出力は帯域通過手段である加速度計BPF部913に送られて、所定帯域の周波数成分が抽出される。
角速度計yBPF部907および加速度計BPF部913の各出力は、比較部914に入力される。比較部914は、利得調整部905の出力を補正する補正値を算出し、出力補正部915に出力する。出力補正部915は、ズームおよびフォーカス情報902を用いて撮影倍率を演算し、求めた撮影倍率および前述した補正係数に基づいて利得調整部905の出力を補正する。これにより、角速度計110yと、選択された加速度計の検出結果を用いてヨー方向における平行ブレの補正目標値が算出される。
加算部916は平行ブレ補正目標値と前述した角度ブレ補正目標値を加算して、その結果を駆動部114に出力する。こうして、撮像素子109がブレ補正部113を介して駆動部114により駆動され、角度ブレと平行ブレの両者について像ブレが補正される。このように、本実施形態のカメラCPU108は、検出された角速度および加速度に基づいて像ブレ補正の補正値を算出する補正値算出手段と、補正値に応じて像ブレ補正部を制御する制御手段としても機能する。
次に、比較部914から出力される補正値について説明する。比較部914は、角速度計yBPF部907および加速度計BPF部913の出力を受け取って、下式(6)に示すように、角速度ωおよび速度Vから回転半径の長さLを算出する。比較部914は求めたL値を出力補正部915に送る。このL値が補正値(補正係数)に相当する。
回転半径の長さLは、(例えば、角速度計yBPF部907および加速度計BPF部913のカットオフ周波数が5Hzの場合、200ms程度に設定された)所定時間内の速度Vと角速度ωそれぞれの最大振幅のピーク値の比より算出してもよい。さらに、回転半径の長さLの更新は、速度Vと角速度ωがそれぞれ算出された瞬間毎に行ってもよい。このとき、速度Vと角速度ωをそれぞれ時系列的に平均化したり、ローパスフィルタ(LPF)で高周波成分をカットしたりすることで、回転半径を算出する際の高周波ノイズ成分を除去した回転半径が算出できる。この場合、補正値は瞬時値ではなく、回転半径の長さLの平均値や所定帯域の周波数成分に相当する。
図10は、比較部914の内部処理を説明するブロック図である。角速度計yBPF部907および加速度計BPF部913の各出力は、回転半径算出部1001に入力される。回転半径算出部1001は上式(6)を用いて回転半径の長さLを算出して、上限処理部1002に出力する。上限処理部1002にて上限値にクランプされた信号は、出力補正部915に送られる。
ここで、上限処理部1002を設けている理由について説明する。回転半径算出部1001は角速度計yBPF部907の出力と加速度計BPF部913の出力を用いて回転半径を求める。より誤差が少ない加速度計を選択して回転半径を求めているが、回転中心が遠くにある場合、選択した加速度計にも多くの誤差が残っている場合がある。演算のタイミングによっては、回転半径算出部1001は回転半径を正しく求められない可能性がある。また、ここで回転半径の値を大きく設定した場合、角速度計yBPF部907と加速度計BPF部913で設定された周波数帯域での平行ブレについてはしっかり抑制できる。しかし、これでは該周波数帯域よりも高域の周波数帯域での手ブレについても同時にゲインを大きくする結果となり、手ブレの高周波帯域における像ブレ補正性能が過制御となってしまうことが懸念される。静止画撮影の場合には、撮影者は手ブレが起こらないように注意してカメラをしっかり持って撮影することが多い。そのときの回転半径値は大きな値にはならない。このことを考慮し、過制御による像ブレ補正性能の低下を抑制するために、上限処理部1002には角速度計yBPF部907と加速度計BPF部913で設定された周波数帯域に適合する上限値が設定されている。
以上のように、実施形態例では角速度計と複数の加速度計によって検出が行われる。そして、複数の加速度計の内、加速度計の位置関係または撮像装置100の姿勢検出結果から、回転半径を求める演算により適した加速度計の出力を選択し、その時々のブレの状態に応じた平行ブレの補正量の算出を行うことができる。その結果にしたがって精度よく平行ブレ補正を行うことができる。
本実施形態では、角速度計がカメラ101に搭載されている例を説明したが、角速度計はレンズ102に搭載されていてもよい。なお、本発明に係る撮像装置、像ブレ補正システムは、ミラーレスカメラやデジタル一眼レフカメラに限らず、デジタルコンパクトカメラやデジタルビデオカメラ、監視カメラ、Webカメラ、スマートフォンなどの各種の光学装置に搭載できる。
(その他の実施形態)
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出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
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出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
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および変更が可能である。
110 角速度計
111 加速度計
112 加速度計
108 カメラCPU
908 加速度選択部
111 加速度計
112 加速度計
108 カメラCPU
908 加速度選択部
Claims (9)
- 角速度計で検出された撮像装置に加わる角速度を取得する角速度取得手段と、
複数の加速度計で検出された前記撮像装置に加わる加速度を取得する加速度取得手段と、
前記撮像装置の姿勢に応じて、前記複数の加速度計で検出された加速度から1つの加速度を選択する加速度選択手段と、
前記角速度と前記加速度選択手段で選択された加速度に基づいて、像ブレを補正するための補正値を算出する補正値算出手段と、
前記補正値に基づいて、像ブレを補正する像ブレ補正部を制御する制御手段と、を有することを特徴とする像ブレ補正装置。 - 前記加速度選択手段は、前記撮像装置の姿勢と選択すべき加速度計が予め紐づけられた情報に基づいて、前記複数の加速度計で検出された加速度から1つの加速度を選択することを特徴とする請求項1に記載の像ブレ補正装置。
- 前記加速度選択手段は、前記撮像装置の姿勢と前記複数の加速度計の位置情報から決まる前記複数の加速度計の位置関係に基づいて前記複数の加速度計で検出された加速度から1つの加速度を選択することを特徴とする請求項1に記載の像ブレ補正装置。
- 前記像ブレの補正はヨー、ピッチ、ロールの回転軸ごとに行われ、
前記加速度選択手段は、検出される振れを発生させる回転軸のうち像ブレの補正を行う回転軸とは異なる回転軸の回転中心に最も近い加速度計で検出された加速度を選択することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の像ブレ補正装置。 - カメラ本体とレンズとを備える撮像システムであって、
角速度を検出する角速度計と、
加速度を検出する複数の加速度計と、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の像ブレ補正装置と、を有することを特徴とする撮像システム。 - カメラ本体とレンズはそれぞれ1以上の加速度計を有することを特徴とする撮像システム。
- 加速度を検出する加速度計を備えたレンズを着脱可能なカメラ本体であって、
角速度を検出する角速度計と、
加速度を検出する加速度計と、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の像ブレ補正装置と、を有することを特徴とするカメラ本体。 - 像ブレ補正装置の制御方法であって、
角速度計で検出された撮像装置に加わる角速度を取得する工程と、
複数の加速度計で検出された前記撮像装置に加わる加速度を取得する工程と、
前記撮像装置の姿勢に応じて、前記複数の加速度計で検出された加速度から1つの加速度を選択する工程と、
前記角速度と前記選択された加速度に基づいて、像ブレを補正するための補正値を算出する工程と、
前記補正値に基づいて、像ブレを補正する像ブレ補正部を制御する工程と、を有することを特徴とする像ブレ補正装置の制御方法。 - 請求項8に記載の各工程をコンピュータに実行させるプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021142199A JP2023035381A (ja) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | 像ブレ補正装置、撮像システム、カメラ本体、像ブレ補正装置の制御方法およびプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2023035381A true JP2023035381A (ja) | 2023-03-13 |
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Family Applications (1)
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JP2021142199A Pending JP2023035381A (ja) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | 像ブレ補正装置、撮像システム、カメラ本体、像ブレ補正装置の制御方法およびプログラム |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2023035381A (ja) |
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2021
- 2021-09-01 JP JP2021142199A patent/JP2023035381A/ja active Pending
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