(57)【要約】【課題】  加速度センサを備えた撮像装置であって、環境（特に温度）が変化した場合には、加速度センサの出力に含まれるオフセット成分を調整することで手間がかかっていた。【解決手段】  撮像装置は、光軸に直交し、互いに直交する第１の検出軸と第２の検出軸を少なくとも有する、装置に加わる振れを加速度として検出する加速度センサと、前記光軸周りに装置を回転させた際の、前記加速度センサの出力の最大値と最小値を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された前記最大値と最小値を用いて、前記加速度センサの出力に加わるオフセット成分を算出するオフセット算出手段と、前記加速度センサの出力の前記オフセット成分を補正し、該補正された前記加速度センサの出力に基づいて前記装置の傾斜度合を検出する傾斜検出手段とを有する。【選択図】  図４
2012095207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸に直交し、互いに直交する第１の検出軸と第２の検出軸を少なくとも有する、装置に加わる振れを加速度として検出する加速度センサと、
前記光軸周り装置を回転させた際の、前記加速度センサの出力の最大値と最小値を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記最大値と最小値を用いて、前記加速度センサの出力に加わるオフセット成分を算出するオフセット算出手段と、
前記加速度センサの出力の前記オフセット成分を補正し、該補正された前記加速度センサの出力に基づいて前記装置の傾斜度合を検出する傾斜検出手段と
を有することする撮像装置。
【請求項２】
前記取得手段は、前記加速度センサの前記第１の検出軸もしくは前記第２の検出軸のいずれか一方の前記最小値及び前記最大値の取得は、前記加速度センサの前記第１の検出軸もしくは前記第２の検出軸のもう一方の出力がゼロもしくはゼロ近傍の値をとる時に取得す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】
前記オフセット算出手段は、前記取得手段によって取得された前記最大値と前記最小値の差を２で除した値を前記オフセットとすることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
光軸に直交し、互いに直交する第１の検出軸と第２の検出軸を少なくとも有する、装置に加わる振れを加速度として検出する加速度センサと、
前記光軸周りに機器を回転させた際の、前記加速度センサの出力の最大値と最小値を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記最大値と最小値を用いて、前記加速度センサの出力に加わるオフセット成分を算出するオフセット算出手段と、
前記加速度センサの出力の前記オフセット成分を補正し、該補正された前記加速度センサの出力に基づいて前記装置の傾斜度合を検出する傾斜検出手段と
を有することする光学機器。
【請求項５】
光学機器もしくは撮像装置に備えられる、光軸に直交し、互いに直交する第１の検出軸と第２の検出軸を少なくとも有する、装置に加わる振れを加速度として検出する加速度センサの出力補正方法であって、
前記光軸周りに前記光学機器もしくは撮像装置を回転させた際の、前記加速度センサの出力の最大値と最小値を取得する取得工程と、
前記取得工程に取得された前記最大値と最小値を用いて、前記加速度センサの出力に加わるオフセット成分を算出するオフセット算出工程と、
前記加速度センサの出力の前記オフセット成分を補正し、該補正された前記加速度センサの出力に基づいて前記光学機器もしくは撮像装置の傾斜度合を検出する傾斜検出工程と
を有することする加速度センサの出力補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静止画及び／又は動画を撮影可能な撮像装置や光学機器、例えばデジタル一眼レフカメラに供えられた加速度センサの出力の補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のデジタルカメラは、操作性向上及び差別化を図るために、加速度センサによりデジタルカメラの傾きを検出することにより、撮影時又は／及び撮影後に撮影された画像を補正可能とし、ユーザーの操作性を向上するものが製品化されている。
【０００３】
特許文献１では、傾斜検知に用いる加速度センサと温度センサとＡＤコンバータを用い、演算回路で、加速度センサの出力値と温度センサの出力値に対応したデジタル値を用いることにより加速度センサの出力値に温度補正を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０８５５６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示された従来技術では、加速度センサと温度センサを用いることにより加速度センサの出力に含まれる誤差（オフセット成分）を補正可能である。しかしながら、補正を行うには構成が複雑になるばかりか、温度センサによる加速度センサの補正値を予め記憶しておく等のステップが必要となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、環境温度が変化した場合にも、加速度センサの出力に含まれるオフセットを容易に補正することを可能にした加速度センサの出力の補正が可能な撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、光軸に直交し、互いに直交する第１の検出軸と第２の検出軸を少なくとも有する、装置に加わる振れを加速度として検出する加速度センサと、前記光軸周りに装置を回転させた際の、前記加速度センサの出力の最大値と最小値を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された前記最大値と最小値を用いて、前記加速度センサの出力に加わるオフセット成分を算出するオフセット算出手段と、前記加速度センサの出力の前記オフセット成分を補正し、該補正された前記加速度センサの出力に基づいて前記装置の傾斜度合を検出する傾斜検出手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば環境温度が変化した場合にも、加速度センサの出力に含まれるオフセットを容易に補正することを可能にした加速度センサの出力の補正が可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）本発明の実施例であるデジタルカメラの外観背面図である。（ｂ）本発明の実施例であるデジタル一眼レフカメラ１のブロック図である
【図２】（ａ）撮像素子１０と加速度センサ６の配置を示す図である。（ｂ）加速度センサ６の出力特性例を示す図である。
【図３】（ａ）オフセット調整時のデジタル一眼レフカメラの動作を示す図である。（ｂ）調整時の加速度センサ６の出力特性例を示す図である。
【図４】本発明のオフセット補正の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の撮像素子１０と加速度センサ３０の配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について、図１〜５を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１（ａ）は、本発明を実施した撮像装置もしくは光学機器としてのデジタル一眼レフカメラを説明するものであって、本実施例のデジタル一眼レフカメラの構成を示す背面図である。図１（ｂ）は、本発明を実施した撮像装置もしくは光学機器としてのデジタル一眼レフカメラのブロック図を示すものである。
【００１２】
デジタル一眼レフカメラ１には、主にモードダイヤル２、レリーズボタン３、ファインダ４、ディスプレイ５、加速度センサ６が備え付けられている。モードダイヤル２は、撮像モードを決定する。レリーズボタン３は、撮像を実行するためのボタンである。本例ではレリーズボタン３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３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段式スイッチが設けられている。ファインダ４は、レンズから入射される被写体像を視認するためのファインダ（光学ファインダ）である。ただし、内部にモニタが備え付けられ、撮像素子にて光電変換された被写体画像を、モニタを通して視認するファインダ（電子ファインダ）でも良い。ディスプレイ５は表示部として機能し、同じくレンズから入射される被写体画像を視認可能である。加速度センサ６は、デジタル一眼レフカメラ１の加速度を検出する。また、正面側には光学系７が着脱可能に配設される。
【００１３】
レリーズボタン３のＳＷ２が押下されると、光学系７によって撮像素子１０の撮像面に形成されている画像が光電変換されて画像信号を出力する。撮像素子１０には広く公知であるＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサが用いられる。光電変換された画像信号は、アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ）１１によって量子化されて、ディジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）１２に出力される。ＤＳＰ１２は、量子化された画像信号中のノイズ成分を軽減したり、量子化された画像信号のホワイトバランスを調整するなど、様々な処理を施すことにより、量子化された画像信号から高品質の画像信号を生成する。そしてＤＳＰ１２にて生成された画像は、データバス１３、メモリインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１４を介して、記録媒体１５に順次記録される。
【００１４】
ＲＡＭ１６は、ＤＳＰ１２にて生成された画像信号をデジタル一眼レフカメラ１で高速に処理をするためのバッファメモリである。ＥＥＰＲＯＭ１８は、デジタル一眼レフカメラ１に固有なデータや撮像時の設定データを、電源ＯＦＦ状態でも記憶可能な不揮発性メモリであり、加速度センサ６の特性を記憶することにも用いられる。また、ＤＳＰ１２にて生成された画像を生成するのと平行して、加速度センサ６の出力はＣＰＵ１７によってデジタル一眼レフカメラ１の傾き信号として処理され、ディスプレイ５に傾き情報（デジタル一眼レフカメラ１の傾斜度合を示す情報）として表示される。この場合、ＣＰＵ１７は傾斜検出手段として機能し、後述するように加速度センサ６の出力に対してオフセット調整を行い、調整された加速度センサ６の出力に基づいてデジタル一眼レフカメラ１の傾斜角度を検出する。この傾斜角度は、デジタル一眼レフカメラ１を水平又は鉛直に構えるための指標とされる。
【００１５】
なお、ディスプレイ５は、現在処理された高品質の画像信号を表示したり、記録媒体１５に記録されている高品質の画像信号を表示する手段として用いられる。更にはデジタル一眼レフカメラ１の各種設定情報の表示などにも使用される。
【実施例１】
【００１６】
図２（ａ）は、デジタル一眼レフカメラ１に内蔵されている撮像素子１０、加速度センサ６の配置関係を示す。以下、図２（ａ）を参照して、本発明の第１の実施例に適用される加速度センサ６に関して詳述する。
【００１７】
加速度センサ６は、撮像素子１０の水平軸に対してＸ軸が設けられ、撮像素子１０の鉛直軸に対してＹ軸が設けられており、各々の軸に作用する重量加速度を、Ｘ軸加速度及びＹ軸加速度として検出可能なものである。なお、実施例１では加速度センサ６はＸ軸（第１の検出軸）とＹ軸（第２の検出軸）の互いに直交する２つの検出軸を有しているものとする。
【００１８】
ここで、加速度センサ６のＸ軸出力及び、加速度センサ６のＹ軸出力は重力に対する正接関数として与えられる。
Ｘ軸出力＝α１×ＳｉｎΘ１＋β１                      ・・・・・・（式１）
Θ１：Ｘ軸と水平軸との角度
α１：加速度センサの感度誤差
β１：加速度センサのオフセット誤差
Ｙ軸出力＝α２×ＳｉｎΘ２＋β２                      ・・・・・・（式２）
Θ２：Ｙ軸と水平軸との角度
α２：加速度センサの感度誤差
β２：加速度センサのオフセット誤差
【００１９】
図２（ｂ）の実線Ａに示すのは、加速度センサ６のＸ軸出力感度が、１（ｇ）の重力加速度で１．０００（Ｖ）の出力を生じるものとした場合の代表的な出力特性を示すグラフである。一方、図２（ａ）に示す状態では加速度センサ６のＸ軸にはＳｉｎ０（ｇ）の重力加速度が作用するため、約０．０００（Ｖ）の出力が得られる。更に加速度センサ６及び撮像素子１０を反時計方向に９０（ｄｅｇ）回転させた時、Ｘ軸にはｓｉｎ９０（ｇ）の重力加速度が作用するため、約１．０００（Ｖ）の出力が得られる。同様に、加速度センサ６のＹ軸出力は、Ｘ軸出力に対して９０°の位相が異なる実線Ｂのような出力特性が得られる。
【００２０】
ここで、デジタル一眼レフカメラ１のおかれる環境（特に温度）が大きく変化すると、加速度センサ６のＸ軸出力は、図２（ｂ）の破線Ｃの様にオフセット誤差を発生する。その結果、デジタル一眼レフカメラ１の傾き信号として処理されて、ディスプレイ５に表示される傾き情報が誤ったものとなる。そこで、加速度センサ６を備えたデジタル一眼レフカメラ１を、図２（ａ）に示す光軸中心で回転させることにより、オフセット誤差を容易に除去する、つまりオフセット成分を容易に補正できる本発明の構成を実現する。具体的には、図３および図４に示すフローチャートを用いて詳述する。
【００２１】
図３（ａ）は、デジタル一眼レフカメラ１光軸中心で回転させる例を示す図である。光学系７のレンズ面を、たとえば平坦なガラス窓や壁面等に軽く当接させて、デジタル一眼レフカメラ１を光軸周りに回転させることで、光軸中心で回転させることは可能である。この時、該ガラス窓が鉛直でない場合、加速度センサ６に作用する重力加速度が±１（ｇ）以下になり、図３（ｂ）に示す破線ＣのようにＸ軸出力及びＹ軸出力の出力が低下する。一方、加速度センサ６に作用するオフセット誤差は、環境温度により発生する加速度センサ６の歪みである。その為、加速度センサ６に作用する重力加速度の低下による、該Ｘ軸出力及びＹ軸出力の出力低下による影響は無視でき、極端な場合、前記レンズ面を水平な机上等に当接させた場合においても可能である。
【００２２】
図４は、本発明に係るデジタル一眼レフカメラ１のＣＰＵ１７の、加速度センサ６のオフセット誤差の補正方法を示すフローチャートである。この処理では、ＣＰＵ１７が、加速度センサ６の出力の最大値や最小値を取得する取得手段として機能し、また取得した加速度センサ６の出力の最大値や最小値からオフセット成分を算出するオフセット算出手段としての役割を果たす。デジタル一眼レフカメラ１のおかれる環境（特に温度）に大きな変化があった時や、デジタル一眼レフカメラ１を使用するユーザーの意思によって、加速度センサ６の補正モードに入る。補正モードに入るには、例えばディスプレイ５に表示されるメニュー画面やモードダイヤル２を回すことで補正モードに入ることができる。
【００２３】
加速度センサのオフセット誤差を補正する補正モードでは、加速度センサ６のＸ軸出力の最大値及び最小値を求める必要がある。このため、まず始めに、ステップＳ１にてＸ軸出力の最大値及び最小値が初期化される。本実施例においては、Ｘ軸出力は±１．０００（Ｖ）程度の出力が得られるため、例えばＸｍｉｎ＝９９、Ｘｍａｘ＝−９９に初期化されるとする。
【００２４】
ステップＳ２では、Ｙ軸出力の大きさが０．１００（Ｖ）よりも小さい、すなわち±０．１００（Ｖ）の範囲内であるかどうかを判定する。Ｙ軸出力の大きさが０．１００（Ｖ）よりも小さい場合（ステップＳ２にてＹＥＳ）、ステップＳ３にてＸ軸出力を取得する。そうでない場合（ステップＳ２にてＮＯ）は、ステップＳ２に戻る。
【００２５】
この処理は、加速度センサ６のＸ軸出力とＹ軸出力は、９０°位相が異なる出力として得られることを利用している。つまり、Ｘ軸出力に最大値もしくは最小値が出力される時、Ｙ軸出力にはゼロ（厳密言えば、オフセット誤差を含んでいるため、Ｙ軸出力はゼロ近傍）が出力される。そのため、Ｙ軸出力がＸ軸出力の１０分の１程度（ここでは±０．１００（Ｖ）の範囲内）の大きさになる時にＸ軸出力を取得することで効果的にＸ軸出力に最大値もしくは最小値が得られる。なお、ステップＳ２の代わりに、Ｘ軸出力を連続して取得する方法も考えられる。
【００２６】
ステップＳ４からステップＳ７はＸ軸出力の最大値と最小値を検出する。具体的には、ステップＳ４にてＸ軸出力がＸｍｉｎよりも小さいと判定されると、ステップＳ５にてＸｍｉｎの値を更新し、ステップＳ６にてＸ軸出力がＸｍａｘよりも大きいと判定されると、ステップＳ７にてＸｍａｘの値を更新する。
【００２７】
そしてステップＳ８にて計測を終了する。加速度センサ６のＸ軸出力の最小値及び最大値の計測の完了は、連続してＸ軸出力の最小値及び最大値の更新がなされなかった時に、最小値及び最大値の取得が完了したとしてもよい。例えば、二回連続して加速度センサ６のＸ軸出力の最小値又は最大値が更新されない時に、最小値及び最大値の取得を完了するものでも良い。
【００２８】
計測が完了すると、ステップＳ９にてオフセット成分を算出する。ステップＳ４からＳ７にて求められたＸ軸出力の最小値及び最大値は、現在の環境（特に温度）によるオフセット変化分を等しく含んでいるため、以下の数式３より、Ｘ軸出力に発生しているオフセット成分が求められる。
オフセット成分＝（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）／２            ・・・・・・（式３）
【００２９】
そして、ステップＳ９にて算出されたオフセット成分は、ＥＥＰＲＯＭ１８等の記憶部にデジタル一眼レフカメラ１の固有データとして記憶される。以降、ＥＥＰＲＯＭ１８に記憶されたＸ軸出力に発生しているオフセット成分データは、ＣＰＵ１７が加速度センサ６の出力を用いた傾斜角度演算をおこなう際の、オフセット成分の補正に用いられる。
【００３０】
以上、Ｘ軸出力に発生するオフセット成分の補正方法に関して詳述したが、この出力補正方法と同様にしてＹ軸出力の補正可能である。また、別の場合として、デジタル一眼レフカメラ１を自動で回転駆動可能な雲台上に載置し、雲台の駆動によりデジタル一眼レフカメラ１を回転させ、前述のオフセットの初期補正を行うことも可能である。
【実施例２】
【００３１】
他の実施例として、本発明の第一実施例に適用される加速度センサ６を三軸の加速度センサ（加速度センサ３０とする）に置き換えた場合について、図５を参照して説明する。
【００３２】
図５は、デジタル一眼レフカメラ１に内蔵されている撮像素子１０、加速度センサ３０の配置関係を示す。加速度センサ３０は、撮像素子１０の水平軸に対してＸ軸が設けられ、撮像素子１０の鉛直軸に対してＹ軸が設けられており、更に光軸に平行な方向にＺ軸が設けられている。そして、各々の軸に作用する重量加速度を、Ｘ軸加速度、Ｙ軸加速度及びＺ軸加速度とする。
【００３３】
ここで、加速度センサ３０の各軸の出力が、１（ｇ）の重力加速度の時に１．０００（Ｖ）の出力を生じるとした場合、以下の関係が成立する。
（Ｘ軸出力）２＋（Ｙ軸出力）２＋（Ｚ軸出力）２＝１        ・・・・・・（式４）
（Ｘ軸出力）２＝１−（Ｙ軸出力）２＋（Ｚ軸出力）２        ・・・・・・（式５）
【００３４】
つまり、Ｘ軸出力が最小値及び最大値が出力されるとき、Ｙ軸出力及びＺ軸出力にはゼロが出力される。本実施例を図４のフローチャートに当てはめた場合、ステップＳ２の条件判断を、「Ｙ軸出力及びＺ軸出力＜±０．１００」と置き換えることにより、容易に実現される。
【００３５】
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及び変更が可能である。たとえば、デジタル一眼レフカメラではなく、加速度センサが搭載された交換レンズやビデオカメラ、コンパクトデジタルカメラ、双眼鏡などの光学機器でもよい。
【符号の説明】
【００３６】
６  加速度センサ（２軸検出）
３０  三軸加速度センサ（３軸検出）
【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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