(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手ぶれ撮影状態を再現するための手ぶれ振動波形生成方法であって、
相互に異なる複数回の撮像を行うことにより取得された手ぶれデータから、手ぶれに関する統計データを抽出する工程と、
個々の手ぶれデータを周波数解析し、それにより得られた各周波数のパワースペクトルの平均値を計算する工程と、
複数の周波数の異なる正弦波を、その振幅値を前記パワースペクトルの平均値とし、各々の位相を変化させて振動波形を合成する工程と、
前記合成された複数の振動波形に基づく統計データの内、前記手ぶれデータに基づく統計データに最も近似したデータの振動波形を選択する工程とを含むことを特徴とする手ぶれ振動波形生成方法。
【請求項２】
前記手ぶれデータは映像機器の角速度データであり、前記統計データは角速度分布あるいは速度分布であることを特徴とする請求項１記載の手ぶれ振動波形生成方法。
【請求項３】
前記手ぶれデータは撮像時のレリーズボタンをオンした直後の所定時間におけるデータであることを特徴とする請求項１または２記載の手ぶれ振動波形生成方法。
【請求項４】
前記手ぶれデータは映像機器のヨー方向および／またはピッチ方向のデータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の手ぶれ振動波形生成方法。
【請求項５】
前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の手ぶれ振動波形生成方法により生成された手ぶれ振動波形に基づく振動波形信号を、入力信号に応じて姿勢を変化させる加振装置に入力する工程と、
加振装置に搭載された映像機器を加振装置により振動波形信号に応じて振動させる工程と、
加振装置が振動している状態で、撮像機器による画像を撮影する工程とを含む手ぶれ画像撮影方法。
【請求項６】
前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の手ぶれ振動波形生成方法によって選択された振動波形に基づく駆動信号を生成する信号生成手段と、
映像機器が搭載され、前記駆動信号に応答して、前記映像機器を振動させる加振装置とを備えて構成されることを特徴とする手ぶれ振動波形生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチルカメラやムービーカメラなどの映像機器で、手ぶれ補正機能を有するものにおいて、その手ぶれ補正機能を評価するための振動波形を生成する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、前記スチルカメラやムービーカメラなどの映像機器の手ぶれ補正性能を評価するためには、多くの被験者による手持ち実写を行う必要があった。しかしながら、被験者の確保など非常に多くの手間が必要であり、また毎回同じ基準で評価できるとは限らないという問題がある。そこで、特許文献１には、ピッチ（水平方向に延びる軸回りの回転）およびヨー（鉛直方向に延びる軸回りの回転）方向の振動を共に実現する加振装置に検査対象の映像機器を搭載して規定の振動を与え、手ぶれ検出手段の出力を解析することで、前記映像機器における手ぶれ検出手段の校正を行うようにした校正装置が示されている。
【特許文献１】特開２００２−２０９１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の従来技術は、映像機器における手ぶれの主要素であるピッチ方向およびヨー方向の振動を作成できるので、比較的簡単に、被験者による実写に近い状態で映像機器を評価することが可能になると思われる。しかしながら、加振装置に与えられる振動波形（疑似手ぶれ波形）についての言及はなく、手ぶれ状態を再現できるとともに、再現性の高い評価を行うことのできる振動波形が求められている。
【０００４】
本発明の目的は、簡単に、手ぶれ状態を再現できるとともに再現性の高い振動波形を生成することができる手ぶれ振動波形生成方法およびそれを用いる手ぶれ画像撮影方法ならびに手ぶれ振動波形生成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の手ぶれ振動波形生成方法は、手ぶれ撮影状態を再現するための手ぶれ振動波形生成方法であって、相互に異なる複数回の撮像を行うことにより角速度センサまたは加速度センサなどで取得された手ぶれデータから、手ぶれに関する統計データ（ぶれ周波数成分の振幅の平均値やぶれ速度分布、或いは角速度分布など）を抽出する工程と、個々の手ぶれデータを周波数解析し、それにより得られた各周波数のパワースペクトルの平均値を計算する工程と、複数の周波数の異なる正弦波を、その振幅値を前記パワースペクトルの平均値とし、各々の位相を変化させて振動波形を合成する工程と、前記合成された複数の振動波形に基づく統計データの内、前記手ぶれデータに基づく統計データに最も近似したデータの振動波形を選択する工程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の手ぶれ画像撮影方法は、前記の手ぶれ振動波形生成方法により生成された手ぶれ振動波形に基づく振動波形信号を、入力信号に応じて姿勢を変化させる加振装置に入力する工程と、加振装置に搭載された映像機器を加振装置により振動波形信号に応じて振動させる工程と、加振装置が振動している状態で、撮像機器による画像を撮影する工程とを含むことを特徴とする。
さらにまた、本発明の手ぶれ振動波形生成装置は、前記の手ぶれ振動波形生成方法によって選択された振動波形に基づく駆動信号を生成する信号生成手段と、映像機器が搭載され、前記駆動信号に応答して、前記映像機器を振動させる加振装置とを備えて構成されることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、加振装置に搭載した映像機器を振動させて、その手ぶれ補正機能を評価するにあたって、前記加振装置に与える振動波形（疑似手ぶれ波形）を、波形生成手段において、正弦波を複数合成して作成する。その作成に際しては、先ず１または複数の被験者に、複数回（所定精度の統計データが得られるだけの数）サンプル撮像してもらい、角速度センサまたは加速度センサなどで手ぶれデータを取得する。次に、得られた複数の手ぶれデータから、ぶれ周波数成分の振幅の平均値やぶれ速度分布、或いは角速度分布などの前記統計データを抽出する。
【０００９】
一方、前記複数の正弦波を合成してみて、その合成された複数の振動波形についても、実際に被験者から得られた手ぶれデータと同様に、前記ぶれ周波数成分の振幅の平均値やぶれ速度分布、或いは角速度分布などの統計データを抽出する。その合成の際、前記複数の正弦波の振幅値は前記統計データを使用し、相互の位相をそれぞれ任意に変化させて振動波形を合成する。そして、前記合成された複数の振動波形に基づく統計データと前記手ぶれデータに基づく統計データとを比較し、前記合成された複数の振動波形の内、前記手ぶれデータに基づく統計データに最も近似したデータの振動波形を選択する。
【００１０】
その結果、実際の撮影時に生じる手ぶれ状態と同じ振動波形（疑似手ぶれ波形）を生成することができ、簡単に手ぶれ状態を再現できるとともに、再現性の高い振動波形を生成することができる。
【００１１】
好ましくは、前記手ぶれデータは映像機器の角速度データであり、前記統計データは角速度分布あるいは速度分布であることを特徴とする。
【００１２】
また好ましくは、前記手ぶれデータは撮像時のレリーズボタンをオンした直後の所定時間におけるデータであることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、好ましくは、前記手ぶれデータは映像機器のヨー方向および／またはピッチ方向のデータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の手ぶれ振動波形生成方法および手ぶれ画像撮影方法ならびに手ぶれ振動波形生成装置は、以上のように、加振装置に搭載した映像機器を振動させて、その手ぶれ補正機能を評価するにあたって、前記加振装置に与える振動波形（疑似手ぶれ波形）を、波形生成手段において、正弦波を複数合成して作成し、その作成に際して、１または複数の被験者によって複数回撮像を行い、その際の角速度センサまたは加速度センサなどによる手ぶれデータを取得し、得られた複数の手ぶれデータから、ぶれ周波数成分の振幅の平均値やぶれ速度分布、或いは角速度分布などの前記統計データを抽出する一方、前記複数の正弦波を、その振幅値は前記統計データを使用し、相互の位相はそれぞれ任意に変化させて振動波形を合成してみて、その合成された複数の振動波形についても、実際に被験者から得られた手ぶれデータと同様に、前記ぶれ周波数成分の振幅の平均値やぶれ速度分布、或いは角速度分布などの統計データを抽出し、前記合成された複数の振動波形に基づく統計データと前記手ぶれデータに基づく統計データとを比較し、前記合成された複数の振動波形の内、前記手ぶれデータに基づく統計データに最も近似したデータの振動波形を選択する。
【００１５】
それゆえ、実際の撮影時に生じる手ぶれ状態と同じ振動波形（疑似手ぶれ波形）を生成することができ、簡単に手ぶれ状態を再現できるとともに、再現性の高い振動波形を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の実施の一形態に係る手ぶれ振動波形生成装置１の全体構成を示す図であり、図２はその電気的構成を示すブロック図である。この手ぶれ振動波形生成装置１は、大略的に、スチルカメラやムービーカメラなどの映像機器であるカメラ２を搭載し、それに手ぶれ振動に模した振動を与える加振装置３と、前記手ぶれ振動に模した振動波形である疑似手ぶれ波形を生成し、前記加振装置３に与える波形生成手段であるパーソナルコンピュータ４とを備えて構成される。本発明は、前記疑似手ぶれ波形の生成に特徴を有するものである。前記カメラ２の実際の手ぶれ補正機能の評価は、手ぶれの判りやすい四角形や十字を記した評価用チャート５を、先ず基準として前記加振装置３で振動を与えない状態で撮像した後、次に前記加振装置３で振動を与えながら、補正機能ＯＮの状態とＯＦＦの状態とで撮像して、それらの撮像画像からぶれ量を比較することで行われる。
【００１７】
ここで、実際の被験者での評価に近付けるために、前記疑似手ぶれ波形中の異なる時間で撮影を行うことが好ましく、特に前記疑似手ぶれ波形中で２０ポイント以上の撮影をすることが好ましい。レリーズタイミングはランダムでもよく、所定の間隔でもよい。また、１回の振動中での撮影回数は、１回でも、複数回でもよい。
【００１８】
前記加振装置３は、基台３１上に２段のテーブル３２，３３を備えており、先ずヨー（鉛直方向に延びる軸回りの回転）方向に振動可能なヨー方向テーブル３２が搭載され、その上に、ピッチ（水平方向に延びる軸回りの回転）方向に振動可能なピッチ方向テーブル３３が搭載されている。前記各テーブル３２，３３は、個別に設けられたモータ３４，３５によって往復駆動され、これによって前記ピッチ方向テーブル３３に取付けられたカメラ取付け台３６がヨー方向およびピッチ方向に揺動して、該カメラ取付け台３６に取付けられた前記カメラ２に擬似的な手ぶれ振動を与えることができるようになっている。前記モータ３４，３５には、前記パーソナルコンピュータ４から、加振装置３の機構や該モータ３４，３５の入出力特性に応じて、前記擬似手ぶれ波形を変換した駆動信号が与えられ、これに応答して前記擬似的な手ぶれ振動を発生する。
【００１９】
以下に、波形生成手段である前記パーソナルコンピュータ４による本発明に係る疑似手ぶれ波形の生成方法について詳述する。先ず、１または複数の被験者によって、風景などを複数回撮像し、その際の角速度センサまたは加速度センサなどで手ぶれデータ（カメラ２の姿勢変化を示すデータ）を取得する。被験者は１人でもよいが、後述の統計データが所定精度で得られるだけのサンプル数だけ行う。また、手ぶれの状態は、たとえばコンパクトタイプと一眼タイプとのように、カメラの形態によって大きく異なる場合は、それぞれのカメラに対して手ぶれデータを取得すればよい。本実施の形態では、一眼タイプのカメラを用い、４１人の被験者で、それぞれ約２０ショット撮像を行い、その際のカメラ２に内蔵のヨーおよびピッチの２軸角速度センサの出力をそれぞれ外部へ引出し、レリーズＯＮ後、１／３０秒間のデータを２ｍｓｅｃ毎にサンプリングしている。これによって、１／３０秒間を２ｍｓｅｃサンプリングで、１ショット約１５個、合計７９９ショットで、ヨーおよびピッチそれぞれに１１９８５個の角速度データを得ている。なお、本実施形態では、カメラ２に内蔵の角速度センサを使用して手ぶれデータを取得したけれども、別途、角速度センサや加速度センサをカメラ２に取付けてデータを取得してもよい。
【００２０】
次に、得られた複数の手ぶれデータ（角速度データ）を解析し、ぶれ速度分布（統計データ）を求める。図３に、求められたぶれ速度分布を示す。参照符号α１はヨー方向成分の速度分布であり、参照符号α２はピッチ方向成分の速度分布である。前記２軸角速度センサで得られた手ぶれデータは角速度データであったけれども、この図３では、焦点距離４９．６ｍｍの撮像面上でのぶれ速度［ｍｍ／ｓｅｃ］に変換している。すなわち、
速度［ｍｍ／ｓｅｃ］＝焦点距離［ｍｍ］・ｔａｎ（角速度［ｄｅｇ／ｓｅｃ］）
角度［ｄｅｇ］＝∫角速度［ｄｅｇ／ｓｅｃ］・ｄｔ
位置［ｍｍ］＝焦点距離［ｍｍ］・ｔａｎ（角度［ｄｅｇ］）
にて換算可能である。本実施の形態では統計データとして角速度をぶれ速度に変換して使用しているが、以下に示す擬似手ぶれ波形の生成は角速度のままで行ってもよい。角速度と速度（ぶれ速度）とは１対１で対応しているので、実質的に同じである。また、実験に使用したカメラは、２／３インチのＣＣＤを搭載し、前記４９．６ｍｍの焦点距離は３５ｍｍ換算で２００ｍｍの望遠端で使用している。
【００２１】
続いて、この分布をモデルとして、前記疑似手ぶれ波形を生成する。すなわち、この分布を手ぶれのモデルとする。そのモデルとするにあたって、前述のように、ヨーおよびピッチの２方向の成分を個別に処理していたが、この図３で示すように、それらの速度分布の違いが大きくないので、前記手ぶれのモデルを、参照符号α３で示すように、２つの方向を１つにまとめて近似する。図３からは、前記正規分布における平均値は、ヨー方向で−０．２７［ｍｍ／ｓｅｃ］、ピッチ方向で−０．２５［ｍｍ／ｓｅｃ］、σは、ヨー方向で０．８３［ｍｍ／ｓｅｃ］、ピッチ方向で０．７８［ｍｍ／ｓｅｃ］である。前記参照符号α３は、ヨー方向およびピッチ方向の２方向の速度分布α１、α２をさらにモデル化した速度分布であり、平均値を０．００［ｍｍ／ｓｅｃ］、σを１．００［ｍｍ／ｓｅｃ］とする正規分布である。以下、本実施の形態では、速度分布α３を手ぶれのモデルとして採用するが、速度分布α１，α２を用いてもよい。そして、このモデルに沿うように（目標として）、正弦波を複数合成してみて前記擬似手ぶれ波形を生成する。なお、本実施の形態ではヨー方向、ピッチ方向２つの方向を１つにまとめて近似しているが、それぞれに対して擬似手ぶれ波形を生成させてもよい。また、手ぶれデータは、ヨー方向、ピッチ方向以外の方向のデータでもよい。
【００２２】
ここで、一般的には手ぶれの周波数成分は、０．５〜２０Ｈｚ程度と言われており、本実施の形態では、前記０．５Ｈｚを第１波として、１Ｈｚを第２波、以降１Ｈｚ刻みで１３Ｈｚの第１４波まで用い、その振幅値および相互の位相をそれぞれ任意に変化させて振動波形を合成する。その合成にあたっては、予め決定することができる前記１４波の振幅値を先ず決定する。具体的には、本実施の形態では、前記７９９サンプルの内、ヨー方向およびピッチ方向のそれぞれ２０サンプル、計４０サンプルを高速フーリエ変換して求めたパワースペクトルの平均値を各周波数の振幅値としており、その演算結果を表１に示す。また、その４０サンプルのパワースペクトルを図４に示す。この図４において、表１に記載の振幅値は、参照符号α１０で示す。なお、この振幅値は平均処理によって求めるので、サンプル数が前記４０個を超えても、結果にはあまり変化がないので、前記４０個としている。
【００２３】
【表１】
0005151575.tif 000002
【００２４】
次に、前記１４波の位相を決定する。本実施の形態では、この最も決定が困難な位相については、乱数発生プログラムを用いて最も前記モデルに近似の度合いが高くなる値に決定する。具体的には、５０万回乱数を発生し、前記の位相と共に、各乱数を下式に代入して前記１４波を合成した振動波形を求め、こうして合成された総ての振動波形についても、実際に被験者から得られた手ぶれデータと同様に、前記ぶれ速度分布を抽出し、前記合成された複数の振動波形に基づくぶれ速度分布と前記モデルのぶれ速度分布とを比較し、前記合成された複数の振動波形の内、前記モデルのぶれ速度分布に最も近似したデータの振動波形を前記疑似手ぶれ波形に選択する。ここで「最もモデルに近似する波形」とは、モデルと生成した波形との差が最も小さい唯一の波形だけではなく、その近傍の誤差が所定の許容量範囲内の波形を含む。なお、本実施形態では、位相を、発生させた乱数を入力して、モデルに最も近似するように決定したが、いわゆる最適化問題（エネルギー最小化問題）を解くための種々の方法（例えば、最急降下法、共役勾配法、シミュレーティッドアニーリング等）を用いて決定してもよい。その選択された位相を前記表１に合わせて示すとともに、表１の振幅および位相によって生成された擬似手ぶれ波形を図５に示す。
【００２５】
【数１】
0005151575.tif 000003
【００２６】
図６には、前記表１によって採用された、すなわち前記図５で示す疑似手ぶれ波形のぶれ速度分布（α１１）と、前記のモデルのぶれ速度分布（α３）とを示す。また、比較参照用に、１Ｈｚ・２Ｈｚ・５Ｈｚ・１０Ｈｚの４種類の正弦波の合成による振動波形のぶれ速度分布を参照符号α１２で示す。このように４種類では充分な近似が得られないのに対して、本実施の形態のように１４波を合成することで、極めて被験者の手ぶれに近い疑似手ぶれ波形が生成されることが理解される。なお、１２波未満では充分な近似精度が得られず、合成する波の種類が多い程、その合成波の速度分布は正規分布に近付くけれども、位相の決定などを考慮すると、１２波以上の小さい値が好ましい。
【００２７】
このように生成された擬似手ぶれ波形は、パーソナルコンピュータ４に記憶される。そして、この擬似手ぶれ波形は手ぶれ補正評価のための手ぶれ画像の撮影時に呼び出されて、加振装置３が擬似手ぶれ波形と同じ振動をし、手ぶれ画像が撮像される。このように構成することで、実際の撮影時に生じる手ぶれ状態と同じ振動波形（疑似手ぶれ波形）を生成することができ、簡単に再現性の高い振動波形を生成することができる。
【００２８】
前記擬似手ぶれ波形による評価撮影は、ピッチ方向およびヨー方向のそれぞれ１軸だけの振動が与えられて、前記ピッチ方向とヨー方向とで個別に評価が行われてもよい。また、前記擬似手ぶれ波形による評価撮影にあたって、上述のようにして得られたピッチ方向およびヨー方向の擬似手ぶれ波形が、同一のタイミングで出力されてもよく、或いは相互に時間的にずれて出力されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の一形態に係る手ぶれ振動波形生成装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１の手ぶれ振動波形生成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】実際に測定された手ぶれデータのぶれ速度分布を示すグラフである。
【図４】実際に測定された手ぶれデータを高速フーリエ変換して求めたパワースペクトルの平均値および本発明で作成される疑似手ぶれ波形のモデルのパワースペクトルを示すグラフである。
【図５】本発明によって作成された擬似手ぶれ波形の一例を示すグラフである。
【図６】作成された前記疑似手ぶれ波形のぶれ速度分布と、前記疑似手ぶれ波形の作成にあたってモデルとして用いたぶれ速度分布とを比較して示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１    手ぶれ振動波形生成装置
２    カメラ
３    加振装置
４    パーソナルコンピュータ
５    評価用チャート
３１    基台
３２    ヨー方向テーブル
３３    ピッチ方向テーブル
３４，３５    モータ
３６    カメラ取付け台
【図１】
0005151575.tif 000004
【図２】
0005151575.tif 000005
【図５】
0005151575.tif 000006
【図３】
0005151575.tif 000007
【図４】
0005151575.tif 000008
【図６】
0005151575.tif 000009