(57)【要約】【課題】撮影者がカメラを操作中にあっても、ジャイロ出力に生じたオフセット誤差を補正することを可能にした撮像装置を提供すること。【解決手段】角速度を検出する角速度検出手段と、前記角速度検出手段により取得された角速度データのオフセット成分を補正する補正手段と、前記角速度データの周波数を検出する周波数検出手段と、前記角速度データの振幅を検出する振幅検出手段と、を有し、所定動作を検知後に取得した前記角速度データから、前記周波数検出手段により検出された周波数が５〜１５Ｈｚの範囲にあり、かつ、前記振幅検出手段により検出された振幅が所定範囲よりも小さい場合に、前記補正手段により前記角速度データのオフセット成分を補正することを特徴とする。【選択図】図１
2019028192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角速度を検出する角速度検出手段（２１４）と、
前記角速度検出手段により取得された角速度データのオフセット成分を補正する補正手段（２０８）と、
前記角速度データの周波数を検出する周波数検出手段（２０８）と、
前記角速度データの振幅を検出する振幅検出手段（２０８）と、
を有し、
所定動作を検知後に取得した前記角速度データから、前記周波数検出手段（２０８）により検出された周波数が５〜１５Ｈｚの範囲にあり、かつ、前記振幅検出手段（２０８）により検出された振幅が所定の範囲内である場合に、前記補正手段（２０８）により前記角速度データのオフセット成分を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
所定動作は、測光指示動作、測距指示動作、ファインダーへの接眼動作、の何れか、または、いずれかの組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
振幅の所定範囲は、撮影者が請求項２に記載の前記所定動作を行った際に、前記角速度検出手段（２１４）により検出された角速度データから取得した振幅を、予め記憶手段（２０９）に記憶したものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
所定動作を検知後に取得する前記角速度データは、前記角速度検出手段の検出感度を通常よりも上げて制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に角速度検出機能を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、移動する被写体を撮影する手法の一つとして流し撮りと呼ばれる撮影手法が知られている。流し撮りを行うと、移動する被写体はぶれずに、背景だけがぶれて（流れて）描写されるため、被写体の動きやスピード感を表現することができる。
【０００３】
流し撮りにおいては、被写体が移動する速度に追従するようにカメラをパン制御する必要がある。また、背景の流れ量は、カメラをパン制御する速度、焦点距離、シャッター速度により決まるが、パン速度や焦点距離は被写体の撮影環境で決まるため、撮影者はシャッター速度を調整することで背景の流れ量を調整できる。
【０００４】
シャッター速度の調整は撮影者の技量によるところが大きいが、特許文献１には、カメラ内に搭載した角速度検出手段から算出した角速度と、レンズの焦点距離情報を基に、最適なシャッター速度を自動選択する技術が開示されている。
【０００５】
一般に、ジャイロセンサは静止状態であっても出力がゼロにならない場合があり、出力ゼロからの誤差はオフセット誤差と呼ばれる。オフセット誤差があると、パン速度を正確に算出することはできない。このため、オフセット誤差を補正するために、製造時にオフセット誤差を計測し、補正値として予め機器に記憶させることが知られている。
【０００６】
特許文献２には、カメラの静止状態を判定し、その時のセンサ出力と温度データをもとに補正値を算出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１０２７７４号公報
【特許文献２】特開２０１５−１７９８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献２に開示された従来技術では、静止状態の判定方法については言及されていはいない。オフセット誤差があるカメラが静止している状態と、オフセット誤差がないカメラが角速度一定で動作している状態を比較すると、センサ出力が同じ場合がある。また、補正値の算出はメイン電源オフ時や、メイン電源がオフされてから所定時間経過後や、所定時間に行われるとなっており、撮影者がカメラを操作中にオフセット誤差が生じる状況への言及はされていない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、撮影者がカメラを操作中にあっても、ジャイロ出力に生じたオフセット誤差を補正することを可能にした撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
角速度を検出する角速度検出手段と、
前記角速度検出手段により取得された角速度データのオフセット成分を補正する補正手段と、
前記角速度データの周波数を検出する周波数検出手段と、
前記角速度データの振幅を検出する振幅検出手段と、
を有し、
所定動作を検知後に取得した前記角速度データから、前記周波数検出手段により検出された周波数が５〜１５Ｈｚの範囲にあり、かつ、前記振幅検出手段により検出された振幅が所定範囲よりも小さい場合に、前記補正手段により前記角速度データのオフセット成分を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る撮像装置によれば、角速度センサのオフセット誤差を利便性を損なうことなく補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施例における動作フローの一例を示した図である。
【図２】本実施例における撮像装置のブロック図の一例を示した図である。
【図３】本実施例における撮像装置と角速度センサ検出軸の関係を説明するための図である。
【図４】本実施例における角速度センサ出力とオフセット誤差の一例を説明するための図である。
【図５】本実施例における角速度センサ出力に生じる筋肉の微小振動の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態にかかわる電子カメラの構成を示す図である。
【００１４】
撮像装置２００の光学レンズ２０１を介して入射した被写体からの光は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサなどからなる撮像センサ２０２上に結像される。撮像センサ２０２上に結像された被写体像は、ＡＤ変換回路２０３によってデジタル信号に符号化された後、画像処理回路２０４によって、例えばノイズリダクション処理やホワイトバランス処理などの画像処理が行われる。
【００１５】
また、画像処理回路２０４は記録用メモリ２０７に記録するための、例えばＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）画像形式などのデジタル画像ファイルへの変換を行う。また、画像処理回路２０４は、表示回路２１３に表示するためのＶＲＡＭ画像データの生成なども行う。
【００１６】
メモリ制御回路２０５はＡＤ変換回路２０３や画像処理回路２０４などで生成される画像データなどの送受を制御する回路である。
【００１７】
揮発性メモリ２０６はＤＤＲＳＤＡＭなどの高速な読み出し、及び書き込みが可能なメモリであり、画像処理回路２０４で行われる画像処理のワークスペース等に使用される。また、後述する角速度センサ２１４の出力データを一時的に格納するワークスペースとしてもされる。
【００１８】
記録用メモリ２０７は不図示の接続部を介して、撮像装置２００に着脱可能な記録装置であり、例えばＳＤカードやＣＦカードなどの読み書き可能な記録メディアである。
【００１９】
システム制御回路２０８は撮像装置２００の制御を行う回路であり、例えばＣＰＵ等を内蔵したマイコンなどである。システム制御回路２０８は不揮発性メモリ２０９に予め記憶されているプログラムに従って、制御をおこなう。また、システム制御回路２０８は画像処理回路２０４で処理された画像データを用いて、測光制御を行う。
【００２０】
不揮発性メモリ２０９は、例えばＮＯＲ構造のフラッシュロムや、ＥＥＰＲＯＭなどの読み書きが可能なメモリであり、システム制御回路２０８の制御プログラムの他に、表示回路２１３の特性データや、画像処理回路２０４で画像処理を行うための画像処理パラメータなども記憶されている。
【００２１】
操作スイッチ２１０は撮影者の操作入力を受け付けるためのスイッチであり、プッシュスイッチ、スライドスイッチ、ダイヤルスイッチ、静電容量スイッチ等で構成される。操作スイッチ２１０を操作することで、撮像装置２００に諸所の動作を行わせることができる。例えば、撮影準備スイッチが操作されるとシステム制御回路２０８は不図示の測距回路を制御するなどして、撮像装置２００を撮影可能な状態に制御する。
【００２２】
加速度センサ２１１は、例えばＭＥＭＳ構造のＩＣなどで構成される、３軸検出可能なセンサであり、それぞれの軸の検出値を用いて演算することで、撮像装置２００のロール方向の傾き、ピッチ方向の傾き、ヨー方向の傾きを算出することが可能となっている。
【００２３】
近接センサ２１２は、例えば赤外ＬＥＤと赤外センサの組み合わせで構成されるセンサであり、不図示のファインダ部付近に配置され、撮影者が顔を近づけているかを検出可能となっている。顔の接近を検知した時には、システム制御回路２０８は、不図示のファインダ内表示器の表示制御を開始するなどして、撮影者の指示が行われる前に撮影準備を行うことが可能である。また、表示回路２１３の表示オフすることで、撮影者に眩しさを感じさせないことや、省エネを図ることが可能になっている。
【００２４】
表示回路２１３は電子カメラ２００の背面に配置されたディスプレイであり、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）などで構成される。
【００２５】
角速度センサ２１４は、例えばＭＥＭＳ構造のＩＣなどで構成される３軸検出可能なジャイロセンサである。それぞれの軸の検出値を用いて演算することで、撮像装置２００のロール旋回速度、ピッチ旋回速度、ヨー旋回速度を算出することが可能となっている。
【００２６】
図３を用いて、撮像装置２００と角検出軸の関係を示す。
【００２７】
不図示のレンズ光軸と平行な軸をロール軸とし、撮像装置２００の水平方向と平行、かつロール軸と直行する軸をピッチ軸とし、ロール軸及びピッチ軸を直行する軸をヨー軸とする。
【００２８】
本実施例では角速度センサ２１４の分解能は２５６／（ｄｅｇ／ｓｅｃ）であるとする。例えば、ヨー軸センサ出力が＋２５６ＬＳＢの時には、カメラはヨー方向に１ｄｅｇ／ｓｅｃで旋回していることになる。
【００２９】
図４は撮像装置２００を所定の旋回動作をさせたときの、角速度センサ２１４のヨー軸の出力を時系列で示した概略の例である。実線は出力にオフセット誤差がない場合の波形例であり、破線は出力にオフセット誤差が７６８ＬＳＢがある場合の波形例である。横軸は時間であり、縦軸のうち片方は角速度センサ２１４のヨー軸出力値であり、もう一方はヨー軸出力値を角速度に換算した軸である。
【００３０】
図４の実線で示したヨー軸出力について説明する。なお、説明を簡略にするために、他のロール軸出力とピッチ軸出力は０ＬＳＢ、すなわち旋回していないと仮定する。
【００３１】
期間Ｔ１において、ヨー軸出力は０ＬＳＢであるため、カメラは静止していると判別できる。期間Ｔ２においては、ヨー軸出力が増加していることからヨー方向にカメラが旋回動作を始めたと判別できる。期間Ｔ３においては、ヨー軸出力が１２８０ＬＳＢで一定になっていることから、５ｄｅｇ／ｓの角速度で一定に旋回していると判別できる。期間Ｔ４においては、ヨー軸出力が減少していることから、旋回速度が遅くなっていると判別できる。期間Ｔ５においては、ヨー軸出力が０ＬＳＢであるため、カメラは静止していると判別できる。このように、角速度センサ２１４の出力をもとに、カメラの静止・旋回状態を判別することができる。
【００３２】
一方、破線で示したグラフでは、オフセット誤差の影響でカメラが静止している期間Ｔ１、及び期間Ｔ５においてもヨー軸出力が７６８ＬＳＢを示しているため、撮像装置２００が３ｄｅｇ／ｓの角速度で旋回している場合と同じグラフになる。また、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の期間においても、それぞれオフセット誤差の影響により、実際よりも早い角速度で旋回しているのと同じ出力となっている。
【００３３】
図５は、角速度センサ２１４のヨー軸出力の実際の波形の例である。それぞれの図における横軸は時間、縦軸はセンサ出力を角速度に換算したものである。
【００３４】
図５（ａ）は撮像装置２００を三脚等の安定した場所に固定した状態、すなわち静止した状態である。本例では、静止時のヨー軸出力は約３［ｄｅｇ／ｓ］のオフセット誤差を持っていることが分かる。また、オフセット誤差があるものの、変動成分が小さいことがわかる。
【００３５】
図５（ｂ）は撮像装置２００を撮影者が把持し、撮影準備のために構えている状態である。図５（ａ）の静止している状態と同様に、約３［ｄｅｇ／ｓ］のオフセット誤差が確認できるのに加えて、周期的な振動が見られる。これは、把持している撮影者の筋肉の微小振動によるものであり、一般的に５〜１５［Ｈｚ］程度の周波数となる。
【００３６】
図５（ｃ）は撮像装置２００を撮影者が把持したまま、パン操作を行った状態の例である。図５（ｂ）の場合と比べて、パン操作の影響で波形の変動が大きくなり、筋肉の微小振動を検出することができなくなっている。
【００３７】
このように、一般的に、撮影者がカメラを構えている状態では、なるべくカメラを安定させようとするため、筋肉の微小振動を検知しやすくなっている。一方、パン操作などにおいては、カメラが不安定になりやすく筋肉の微小振動の検知が難しい。
【００３８】
よって、角速度センサ２１４の出力に筋肉の微小振動が検知できるかによって、撮像装置２００の静止状態を推定することが可能である。
【００３９】
以下、図１を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００４０】
図１は本実施の例として、撮影者がカメラを構えて撮影準備動作を行っている場合を説明するためのフローチャートである。
【００４１】
システム制御回路２０８は、操作スイッチ２１０に含まれる、測距や測光などの撮影準備動作を開始するためのＳＷ１釦が操作されたかを検出する（Ｓ１０１）。ＳＷ１釦がオン操作されたと検出された場合はＳ１０２のフローに移行し、ＳＷ１釦がオン操作されたと検出されなかった場合は、Ｓ１０１のフローを繰り返し実行する。
【００４２】
Ｓ１０２では、システム制御回路２０８は角速度センサ２１４と通信を行い、角速度データを取得する。
【００４３】
次に、システム制御回路２０８は取得した角速度データを、揮発性メモリ２０６に記録する（Ｓ１０３）。
【００４４】
次に、システム制御回路２０８はＳＷ１操作から所定時間経過しているかを判別する（Ｓ１０４）。所定時間経過していない場合はＳ１０２のフローに戻る。このようにして、システム制御回路２００は所定時間の間、角速度データを揮発性メモリ２０６に記録することで、時系列のデータを取得できる。Ｓ１０４で所定時間が経過するとＳ１０５のフローに移行する。
【００４５】
Ｓ１０５ではシステム制御回路２０８は、揮発性メモリ２０６に記録された角速度データの周波数Ｆを算出する。角速度データから周波数Ｆを算出する方法としては、例えば、角速度データの局所的なピークを検出し、そのピーク間の時間Ｔを計測し、その逆数より周波数Ｆを算出することが可能である。
【００４６】
次に、システム制御回路２０８は周波数Ｆは５〜１５Ｈｚの範囲にあるかを確認する（Ｓ１０６）。
【００４７】
周波数Ｆが５〜１５Ｈｚの範囲に入っていない場合には、システム制御回路２０８は撮像装置２００が不安定な状態であると判断して、角速度センサ２１４の補正値の算出及び、補正は実行しない（Ｓ１１２）。
【００４８】
一方、周波数Ｆが５〜１５Ｈｚの範囲に入っている場合には、フローＳ１０７に移行する。システム制御回路２０８は記録した角速度データから振幅Ａを算出する。角速度データから振幅Ａを算出する方法としては、例えば、角速度データの局所的な正ピークと隣接する局所的な負ピークを検出し、そのピークレベル差から振幅Ａを算出することが可能である。
【００４９】
次にシステム制御回路２０８は振幅Ａが所定範囲内であるかを判別する（Ｓ１０８）。所定範囲とは、例えば、撮影者が撮像装置２００を構えた時に角速度センサ２１４に生じると想定される角速度の範囲であり、予め不揮発性メモリ２０９に記録されている情報である。また、例えば、撮影者が撮像装置２００を構えた時の角速度センサ２１４の加速度データから、振幅を取得する機能を設けて、任意に不揮発性メモリ２０９に記録させる構成としても良い。
【００５０】
システム制御回路は、振幅Ａが所定範囲外であると判断した場合にはＳ１１２のフローに移行する。
【００５１】
一方、振幅Ａが所定範囲内であると判断した場合には、システム制御回路２０８は撮像装置２００が安定していると判断し（Ｓ１０９）、次のフローに移行する。Ｓ１１０では、システム制御回路２０８は角速度センサのオフセット誤差を補正するための補正値を算出する。補正値を算出する方法としては、例えば、揮発性メモリ２０６に記録した所定期間の角速度データの平均値ΩＡＶＥにより求めることができる。システム制御回路２０８は、Ｓ１１０で算出した補正値を用いて角速度センサ２１４の出力データの補正を行う（Ｓ１１１）。
【００５２】
以上説明したように本発明の角速度センサ出力のオフセット誤差補正方法によれば、角速度センサに生じる振動成分が撮影者の筋肉の微小振動であるかの判別を行うことで、撮像装置２００の静止状態を判別することが可能である。
【００５３】
また、撮影者の筋肉の微小振動の検出精度を高めるために、Ｓ１０２の角速度センサ出力取得の際に、角速度センサ２１４の検出感度を上げても良い。
【００５４】
なお、実施例においては、撮影準備動作を指示する動作として、測距や測光などの動作を開始するＳＷ１釦を例に説明を行ったが他の動作でも良い。例えば、近接センサ２１２による、撮影者のファインダーへの接眼動作でも良い。また、例えば、上記いずれかの動作の組み合わせでも良い。
【符号の説明】
【００５５】
２００  撮像装置、２０２  撮像センサ、２０３  ＡＤ変換回路、
２０４  画像処理回路、２０８  システム制御回路、２１０  操作スイッチ、
２１１  加速度センサ、２１２  近接センサ、２１３  表示回路、
２１４  角速度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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