(57)【要約】【課題】パンニングの誤検出を回避する。【解決手段】動き判定装置１２４は、光学機器１０２の動きを示す動き検出手段１３５により生成された第１の動き信号からオフセット信号成分を除去して第２の動き信号を生成するハイパスフィルタ２０２と、第１の動き信号を用いてオフセット信号成分の値であるオフセット値を取得するオフセット値取得手段２０６と、第１の動き信号からオフセット値を減算して第３の動き信号を生成する減算手段２０７と、第２の動き信号および第３の動き信号のうち一方を選択して用いて光学機器の特定の動きの開始と終了を判定する判定手段２０５とを有する。【選択図】図２
2017058560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学機器の動きを示す動き検出手段により生成された第１の動き信号からオフセット信号成分を除去して第２の動き信号を生成するハイパスフィルタと、
前記第１の動き信号を用いて、前記オフセット信号成分の値であるオフセット値を取得するオフセット値取得手段と、
前記第１の動き信号から前記オフセット値を減算して第３の動き信号を生成する減算手段と、
前記第２の動き信号および前記第３の動き信号のうち一方を選択して用いて前記光学機器の特定の動きの開始と終了を判定する判定手段とを有することを特徴とする動き判定装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記第２の動き信号を用いて前記特定の動きの開始を判定し、前記第３の動き信号を用いて前記特定の動きの終了を判定することを特徴とする請求項１に記載の動き判定装置。
【請求項３】
前記特定の動きは、パンニングであることを特徴とする請求項１に記載の動き判定装置。
【請求項４】
前記オフセット値取得手段は、前記第１の動き信号が所定時間を超えて変動しなかった場合に該第１の動き信号を用いて前記オフセット値を取得することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の動き判定装置。
【請求項５】
前記オフセット値取得手段は、複数回取得した前記第１の動き信号を用いて前記オフセット値を取得することを特徴とする請求項４に記載の動き判定装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記第３の動き信号に応じて前記特定の動きの開始と終了を判定するための閾値を変更することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の動き判定装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の動き判定装置を有することを特徴とする光学機器。
【請求項８】
光学機器の動きを示す動き検出手段により生成された第１の動き信号からオフセット信号成分を除去して第２の動き信号を生成するハイパスフィルタを有する前記光学機器のコンピュータに、
前記第１の動き信号を用いて、前記オフセット信号成分の値であるオフセット値を取得し、
前記第１の動き信号から前記オフセット値を減算して第３の動き信号を生成し、
前記第２の動き信号および前記第３の動き信号のうち一方を選択して用いて前記光学機器の特定の動きの開始と終了を判定する処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラムとしての動き判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の光学機器において、パンニング等の特定の動きを検出する動き検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラには、手振れ等によるカメラの振れ（以下、カメラ振れという）を検出し、その検出結果に応じてレンズや撮像素子を撮像光軸に対してシフトさせることで像振れを低減（補正）する防振動作を行うものがある。ただし、カメラ振れを検出する角速度センサ等の振れセンサの出力信号には、カメラが静止した状態であっても出力として生じるオフセット信号成分が存在する。また、このオフセット信号成分の大きさは、振れセンサの個体ごとにばらつきがある。このため、一般には、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）によって振れセンサの出力信号からオフセット信号成分を含む低周波成分を除去する。
【０００３】
一方、移動する被写体を追う等して撮像を行うためにカメラの向きを一方向に大きく変化させるパンニングを行う場合には、振れセンサの出力信号は低周波成分を多く含む。このような場合は、振れセンサの出力信号の積分を行う積分フィルタのカットオフ周波数を高周波側に設定することで低周波成分に反応して防振動作が行われないように制御される。この場合、パンニングの開始と終了を正しく検出する仕組みが必要となる。特許文献１には、互いにフィルタ特性が異なる２種類のフィルタの出力を比較することでパンニングの開始と終了を検出する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９０２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１にて開示された装置のようにフィルタの出力を用いてパンニングの検出を行う場合に、そのフィルタ特性の影響によって誤検出が生じるおそれがある。例えば、一定速で長い時間の間パンニングが継続されたときに、ＨＰＦの出力が時間と共に０に近付いてしまい、パンニングが継続しているにもかかわらずパンニングが終了したものと誤検出される。
【０００６】
本発明は、パンニングの誤検出を回避することができるようにした動き判定装置および光学機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての動き判定装置は、光学機器の動きを示す動き検出手段により生成された第１の動き信号からオフセット信号成分を除去して第２の動き信号を生成するハイパスフィルタと、第１の動き信号を用いて、オフセット信号成分の値であるオフセット値を取得するオフセット値取得手段と、第１の動き信号からオフセット値を減算して第３の動き信号を生成する減算手段と、第２の動き信号および第３の動き信号のうち一方を選択して用いて光学機器の特定の動きの開始と終了を判定する判定手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
なお、上記動き判定装置を有する光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。
【０００９】
また、本発明の他の一側面としての動き判定ブログラムは、光学機器の動きを示す動き検出手段により生成された第１の動き信号からオフセット信号成分を除去して第２の動き信号を生成するハイパスフィルタを有する光学機器のコンピュータに、第１の動き信号を用いて、オフセット信号成分の値であるオフセット値を取得し、第１の動き信号から前記オフセット値を減算して第３の動き信号を生成し、第２の動き信号および第３の動き信号のうち一方を選択して用いて光学機器の特定の動きの開始と終了を判定する処理を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、特定の動きの検出においてハイパスフィルタを用いずにオフセット信号成分が除去された第３の動き信号を用いることができるので、第２の動き信号のみを用いた場合のようにハイパスフィルタの影響による誤検出を回避することができる。したがって、特定の動きの開始と終了を正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例であるカメラシステムの構成を示すブロック図。
【図２】実施例におけるレンズＭＰＵ内での処理を示すブロック図。
【図３】実施例におけるＨＰＦの入力信号と出力信号との関係を示す図。
【図４】実施例における処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１には、本発明の実施例である光学機器としての交換レンズ１０２と該交換レンズ１０２が取り外し可能に装着されたカメラ本体１０１とを含むカメラシステムの構成を示している。
【００１４】
交換レンズ１０２に設けられた撮像光学系は、被写体からの光束を結像させてカメラ本体１０１内に被写体像を形成する。
【００１５】
カメラ本体１０１において、撮像動作前の撮像準備状態では、撮像光学系を通過した光束の一部が、撮像光路内に配置された主ミラー１０３で反射されてペンタプリズム１０４および光学ファインダ１０５を介してユーザの眼に導かれる。これにより、ユーザは被写体像を観察することができる。
【００１６】
１０６は測光回路であり、被写体の輝度を測定してその結果をカメラＭＰＵ１０７に送る。カメラＭＰＵ１０７は、測光結果に基づいて、露光時間や絞り値等の撮像条件を決定する。
【００１７】
１０８はサブミラーであり、主ミラー１０３の裏側に配置されている。サブミラー１０８は、主ミラー１０３のハーフミラー部を通過した光束を焦点検出ユニット１０９に入射させる。焦点検出ユニット１０９は、入射した光束に一対の被写体像（２像）を形成させ、該２像を光電変換して得られた一対の像信号をカメラＭＰＵ１０７に出力する。カメラＭＰＵ１０７は、一対の像信号の位相差を演算し、該位相差から撮像光学系のデフォーカス量を算出する。さらに、デフォーカス量から撮像光学系に含まれるフォーカスレンズ１２５の駆動量を算出して、レンズＭＰＵ１２４に送信する。
【００１８】
撮像動作では、主ミラー１０３およびサブミラー１０８が撮像光路から退避され、フォーカルプレーンシャッタ１１０がシャッタ駆動回路１１１により駆動される。これにより、被写体像がＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される撮像素子１１２上に形成される。撮像素子１１２は、被写体像を光電変換してアナログ撮像信号を生成する。
【００１９】
１１３はタイミングジェネレータであり、撮像素子１１２における電荷蓄積動作、電荷読み出し動作およびリセット動作等を制御する。１１４はＣＤＳ回路（２重相関サンプリング回路）であり、撮像素子１１２の蓄積電荷ノイズを低減する。１１５はゲインコントロール回路であり、撮像素子１１２からのアナログ撮像信号を増幅する。１１６はＡ／Ｄ変換器であり、増幅されたアナログ撮像信号をデジタル撮像信号に変換する。
【００２０】
１１７は映像信号処理回路であり、Ａ／Ｄ変換器１１６からのデジタル撮像信号に対して、フィルタ処理、色変換処理およびガンマ処理等の信号処理を行うことで画像信号を生成する。映像信号処理回路１１７にて生成された画像信号は、バッファメモリ１１８に格納され、さらにＬＣＤ１１９に表示されたり着脱可能なメモリカード１２０に記録されたりする。
【００２１】
操作部１２１は、撮像モードの設定、記録画像ファイルサイズの設定および撮像動作の開始指示を行うためのスイッチ類を有する。カメラＭＰＵ１０７は、カメラ本体１０１内の上記各部の動作を制御し、さらにカメラ本体１０１に設けられたインターフェース回路１２２および交換レンズ１０２に設けられたインターフェース回路１２３を介してレンズＭＰＵ１２４と相互に通信する。この通信によって、カメラ本体１０１と交換レンズ１０２との間で様々なデータのやり取りが行われる。
【００２２】
交換レンズ１０２の撮像光学系は、フォーカスレンズ１２５、変倍レンズ１２６、防振（像振れ補正）用補正レンズ１２７および絞り１２８を含む。  フォーカス制御回路１２９は、レンズＭＰＵ１２４からのフォーカス制御信号によりフォーカス駆動モータ１３０を駆動する。これにより、フォーカスレンズ１２５が撮像光学系の光軸に沿った方向である光軸方向に駆動され、焦点調節が行われる。フォーカス制御回路１２９は、フォーカスレンズ１２５の位置を検出する不図示のフォーカスエンコーダ等を含む。被写体距離はこのフォーカスエンコーダにより検出されるフォーカスレンズ１２５の位置から算出される。
【００２３】
変倍レンズ１２６は、ユーザが不図示のズーム操作環を操作することに応じて光軸方向に移動し、撮像光学系の焦点距離を変化させる。ズームエンコーダ１３１は、変倍レンズ１２６の位置を検出する。レンズＭＰＵ１２４は、予め記憶されている複数の撮像倍率のうち、フォーカスエンコーダを通じて得られる被写体距離とズームエンコーダ１３１により検出される変倍レンズ１２６の位置から算出した焦点距離との組み合わせに対応する撮像倍率を読み出す。
【００２４】
防振（ＩＳ）制御回路１３２は、レンズＭＰＵ１２４からのＩＳ制御信号に応じてリニアモータ１３３を駆動することで補正レンズ１２７を撮像光学系の光軸に対して直交する方向にシフト駆動する。振れ検出手段としての角速度センサ（ジャイロセンサ）１３５は、カメラシステムの振れ（以下、カメラ振れともいう）としての回転振れを検出する。
【００２５】
角速度センサ１３５から出力された振れ信号（角速度信号）は信号処理回路１３６で増幅処理等がなされた後にレンズＭＰＵ１２４に入力される。レンズＭＰＵ１２４は、振れ信号を積分して角変位を取得し、該角変位から補正レンズ１２７の目標位置を算出する。そして、レンズＭＰＵ１２４は、この目標位置と補正レンズエンコーダ１３４により検出される補正レンズ１２７の実位置との差に応じたＩＳ制御信号をＩＳ制御回路１３２に出力する。これにより、補正レンズ１２７が目標位置に向かってシフト駆動される。このようにして、回転振れに起因して生じる被写体像の振れである像振れを低減（補正）される防振動作（以下、ＩＳ動作という）が行われる。なお、ＩＳ動作は、上下方向（ピッチ方向）での回転振れに対してと左右方向（ヨー方向）での回転振れに対しての２軸で行われる。また、ＩＳスイッチ１３９のＯＮ／ＯＦＦによってＩＳ動作を行うか否かの選択が可能である。
【００２６】
絞り制御回路１３７は、レンズＭＰＵ１２４からの絞り制御信号によりステッピングモータ１３８を駆動して絞り１２８の開口径を変化させる。
【００２７】
次に、図２を用いて、動き判定装置としてのレンズＭＰＵ１２４内で実行される処理について説明する。ここでは、ユーザが移動する被写体を追う等してカメラシステムを水平方向で大きく向きを変えるように移動させる特定の動きとしてのパンニングを行う場合の処理について説明する。
【００２８】
角速度センサ１３５から出力された振れ信号（第１の動き信号）は、前述したように信号処理回路１３６で増幅処理等が行われた後にレンズＭＰＵ１２４に入力される。レンズＭＰＵ１２４内では、ＡＤ変換器２０１がアナログ信号である振れ信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号としての振れ信号は、角速度センサ１３５に固有のオフセット信号成分を除去するためにハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２０２に入力される。ＨＰＦ２０２にてオフセット信号成分が除去された振れ信号（第２の動き信号）は、積分演算部２０３によって積分されることで角速度を示す信号から角変位を示す信号に変換される。角変位信号は位置制御部２０８に入力される。位置制御部２０８は、前述したように、角変位から補正レンズ１２７の目標位置を算出し、該目標位置と補正レンズエンコーダ１３４により検出される補正レンズ１２７の実位置との差に応じたＩＳ制御信号を出力する。
【００２９】
また、ＨＰＦ２０２から出力された振れ信号は、パンニング判定部（判定手段）２０５へも入力される。パンニング制御部２０５は、振れ信号が示す角速度の大きさと継続時間とを計測することで、パンニングの開始と終了を検出する。具体的には、角速度が所定の開始閾値以上になるとパンニングの開始を判定し、角速度が所定の終了閾値（例えば０）以下になるとパンニングの終了を判定する。また、パンニング判定部２０５は、パンニング検出中に積分演算部２０３のカットオフ周波数を高周波側へシフトさせ、パンニング終了を検出すると該カットオフ周波数を低周波側へシフトさせる。これにより、パンニングに相当する低周波のカメラ振れによりＩＳ動作が行われないように制御する。
【００３０】
ここで、パンニング判定部２０５に入力される振れ信号にオフセット信号成分が存在すると、左方向へのパンニングと右方向へのパンニングにおいて振れ信号が示す角速度が同じであったとしても、パンニングの開始と終了の検出タイミングが異なるという問題が生じる。このため、パンニング判定部２０５に入力される振れ信号はオフセット信号成分が除去された信号であることが望ましい。
【００３１】
ＨＰＦ２０２から出力される振れ信号は、オフセット信号成分が除去された振れ信号であるが、図３で示すような問題が存在する。図３中の点線波形は、ある一定速度でパンニングが行われたときのＨＰＦ２０２に入力される前の振れ信号の波形である。図３中の実線波形はＨＰＦ２０２から出力された振れ信号の波形である。図３の横軸は時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸は角速度（ｄｅｇ／ｓｅｃ）を示す。
【００３２】
図３中のＡの時点での角速度が開始閾値ＴＨＳ以上となったため、パンニングの開始が判定される。しかし、ＨＰＦ２０２の時定数の関係で、ＨＰＦ２０２からの出力される振れ信号の波形は徐々に低周波成分がカットされるために０に徐々に近づく。このため、Ｂの時点で角速度が終了閾値ＴＨＦである０まで低下し、ここでパンニングが終了したと誤判定される。しかし、実際には点線波形で示すようにパンニングは継続しており、Ｂの時点でパンニングの終了が判定されるのは好ましくない。そこで、本実施例では、以下に説明する処理によってパンニング判定に用いる振れ信号を状況に応じて切り替えることで上記問題を解決する。
【００３３】
ＡＤ変換器２０１から出力されたオフセット信号成分が含まれる振れ信号は、ＨＰＦ２０２に入力されるとともに、オフセット判定部（オフセット値取得手段）２０６へも入力される。オフセット判定部２０６は、図４のフローチャートに示す処理によって振れ信号に含まれるオフセット信号成分の値を示すオフセット値を取得する。オフセット判定部２０６に入力される振れ信号ｉｎｐｕｔは、所定の周波数（例えば４ｋＨｚ）で更新される。コンピュータとしてレンズＭＰＵ１２４は、コンピュータプログラムである処理プログラム（動き判定プログラム）に従って本処理を実行する。図４において、Ｓはステップを示す。
【００３４】
Ｓ４０１では、オフセット判定部２０６は、オフセット値取得回数変数ｉを０で初期化する。
【００３５】
次に、Ｓ４０２では、オフセット判定部２０６は、仮オフセット値ｏｆｓ＿ｔｅｍｐに現在の振れ信号ｉｎｐｕｔを設定する。
【００３６】
次に、Ｓ４０３では、オフセット判定部２０６は、振れ信号ｉｎｐｕｔと仮オフセット値ｏｆｓ＿ｔｅｍｐとの差分であるｉｎｐｕｔ−ｏｆｓ＿ｔｅｍｐが所定閾値Ｔｈｄよりも小さいか否かを判定する。ｉｎｐｕｔ−ｏｆｓ＿ｔｅｍｐが所定閾値Ｔｈｄに等しいかこれよりも大きい場合はＳカウンタ変数ｃ＿ｔｉｍｅを０で初期化してＳ４０２に戻る。一方、ｉｎｐｕｔ−ｏｆｓ＿ｔｅｍｐが所定閾値Ｔｈｄより小さい場合は、Ｓ４０５に進み、カウンタ変数ｃ＿ｔｉｍｅを１だけインクリメントする。
【００３７】
次に、Ｓ４０６では、オフセット判定部２０６は、カウンタ変数ｃ＿ｔｉｍｅが時間閾値（所定時間）ｔｉｍｅ＿ｔｈｄより大きいか否かを判定する。ｃ＿ｔｉｍｅがｔｉｍｅ＿ｔｈｄに等しいかこれよりも小さい場合は、Ｓ４０３に戻って上記判定を継続する。ｃ＿ｔｉｍｅがｔｉｍｅ＿ｔｈｄより大きい場合はＳ４０７に進む。
【００３８】
Ｓ４０７では、オフセット判定部２０６は、時間閾値ｔｉｍｅ＿ｔｈｄを超えて振れ信号ｉｎｐｕｔが変動していないので、現在設定されている仮オフセット値ｏｆｓ＿ｔｅｍｐを変数ｏｆｓ［ｉ］に格納する。
【００３９】
次に、Ｓ４０８では、オフセット判定部２０６は、オフセット値取得回数変数ｉを１だけインクリメントする。
【００４０】
次に、Ｓ４０９では、オフセット判定部２０６は、カウンタ変数ｃ＿ｔｉｍｅを０で初期化する。
【００４１】
次に、Ｓ４１０では、オフセット判定部２０６は、オフセット値取得回数変数ｉ、つまりは仮オフセット値の取得回数が２か否かを判定する。仮オフセット値の取得回数が２より少なければＳ４０３に戻って処理を継続する。一方、仮オフセット値の取得回数が２であれば、Ｓ４１１に進む。
【００４２】
Ｓ４１１では、オフセット判定部２０６は、変数ｏｆｓ［０］とｏｆｓ［１］とを比較し、両変数（仮オフセット値）が近い、すなわちこれらの差が所定差より小さい場合はＳ４１２に進む。両変数の差が所定差より大きい場合はオフセット値の取得に失敗したものとしてＳ４０１からやり直す。
【００４３】
Ｓ４１２では、オフセット判定部２０６は、複数回取得した（本実施例では２回取得した）オフセット値ｏｆｓ［０］とｏｆｓ［１］の平均値を計算し、この平均値をオフセット値として取得する。このようにして、オフセット判定部２０６は、確実性の高いオフセット値を取得する。
【００４４】
この後、オフセット判定部２０６は、上記処理プログラムに従って、オフセット減算部（減算手段）２０７に対して、取得したオフセット値を設定する。そして、パンニング判定部２０５に入力される振れ信号を、ＨＰＦ２０２にてオフセット信号成分が除去されたがＨＰＦ２０２の時定数の影響を受け得る振れ信号から、オフセット減算部２０７にてオフセット信号成分が除去された振れ信号に切り替える。これにより、パンニング判定部２０５は、ＨＰＦ２０２の時定数の影響を受けることなく正確にパンニングの終了を判定することができる。
【００４５】
なお、パンニング判定部２０５に入力される振れ信号がオフセット減算部２０７からの振れ信号に切り替わった時点でパンニングの開始と終了を判定するための開始閾値ＴＨＳと終了閾値ＴＨＦを変更することが好ましい。これにより、より正確にパンニングの開始と終了を判定することができる。
（その他の実施例）
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。
【００４６】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０２  交換レンズ
１２４  レンズＭＰＵ
１２７  補正レンズ
１３５  角速度センサ
２０２  ハイパスフィルタ
２０５  パンニング判定部
２０６  オフセット判定部
【図１】
2017058560.tif 000003
【図２】
2017058560.tif 000004
【図３】
2017058560.tif 000005
【図４】
2017058560.tif 000006