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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-01
(45)【発行日】2022-02-09
(54)【発明の名称】ぶれ補正装置及びぶれ補正方法
(51)【国際特許分類】
H04N 5/232 20060101AFI20220202BHJP
G03B 5/00 20210101ALI20220202BHJP
G01C 19/00 20130101ALI20220202BHJP
【ＦＩ】
H04N5/232 480
G03B5/00 J
G01C19/00 Z
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2018051858
(22)【出願日】2018-03-20
(65)【公開番号】P2019165344
(43)【公開日】2019-09-26
【審査請求日】2021-02-12
(73)【特許権者】
【識別番号】321001056
【氏名又は名称】ＯＭデジタルソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002907
【氏名又は名称】特許業務法人イトーシン国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】土屋 仁司
【審査官】津幡 貴生
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－１７１０４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０１５５７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２６１７６１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｎ ５／２２２－２５７
Ｇ０３Ｂ ５／００
Ｇ０１Ｃ １９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学系を含む装置の第１の回転方向の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記装置の第２の回転方向の角速度を検出する第２の角速度センサと、
前記装置に対する重力方向を検出する重力センサと、
前記重力センサが検出した重力方向に基づいて、前記装置の姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記装置の緯度に基づいて、地球の自転に因り前記装置に生じる、鉛直方向の軸を回転軸とする回転運動の角速度を、第１の自転オフセット量として算出する第１の算出部と、
前記装置の緯度と前記光学系の光軸方向の方位とに基づいて、前記自転に因り前記装置に生じる、前記鉛直方向の軸と直交する軸を回転軸とする回転運動の角速度を、第２の自転オフセット量として算出する第２の算出部と、
前記姿勢検出部が検出した姿勢が第１の姿勢である場合は、前記第１の角速度センサが検出した角速度から前記第１の自転オフセット量を減算し、前記姿勢検出部が検出した姿勢が第２の姿勢である場合は、前記第１の角速度センサが検出した角速度から前記第２の自転オフセット量を減算する第１の減算部と、
前記姿勢検出部が検出した姿勢が前記第１の姿勢である場合は、前記第２の角速度センサが検出した角速度から前記第２の自転オフセット量を減算し、前記姿勢検出部が検出した姿勢が前記第２の姿勢である場合は、前記第２の角速度センサが検出した角速度から前記第１の自転オフセット量を減算する第２の減算部と、
を備え、
前記第１の回転方向の回転軸と前記第２の回転方向の回転軸は直交し、
前記第１の姿勢は、前記鉛直方向の軸に対する、前記第１の回転方向の回転軸の傾きが所定の角度範囲内であるときの姿勢であり、
前記第２の姿勢は、前記鉛直方向の軸に対する、前記第２の回転方向の回転軸の傾きが所定の角度範囲内であるときの姿勢である、
ことを特徴とするぶれ補正装置。
【請求項2】
前記第１の角速度センサが検出した角速度に基づいて、前記装置の前記第１の回転方向の姿勢変化が所定期間連続して無かったか否か判定する第１の判定部と、前記第２の角速度センサが検出した角速度に基づいて、前記装置の前記第２の回転方向の姿勢変化が前記所定期間連続して無かったか否か判定する第２の判定部と、
前記第１の判定部の判定結果に基づいて、前記第１の角速度センサが検出した角速度から減算される第１の基準値を算出する第１の基準値算出部と、
前記第２の判定部の判定結果に基づいて、前記第２の角速度センサが検出した角速度から減算される第２の基準値を算出する第２の基準値算出部と、
を更に備え、
前記第１の基準値算出部は、前記装置の前記第１の回転方向の姿勢変化が前記所定期間連続して無かったと前記第１の判定部が判定した場合に、前記所定期間に前記第１の角速度センサが検出した角速度の各々から前記第１の自転オフセット量又は前記第２の自転オフセット量を減算した結果に基づいて前記第１の基準値を算出し、
前記第２の基準値算出部は、前記装置の前記第２の回転方向の姿勢変化が前記所定期間連続して無かったと前記第２の判定部が判定した場合に、前記所定期間に前記第２の角速度センサが検出した角速度の各々から前記第１の自転オフセット量又は前記第２の自転オフセット量を減算した結果に基づいて前記第２の基準値を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のぶれ補正装置。
【請求項3】
前記装置の緯度を入力する入力部を更に備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のぶれ補正装置。
【請求項4】
前記装置の緯度を選択する選択部を更に備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のぶれ補正装置。
【請求項5】
前記装置の緯度を検出する緯度検出部を更に備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のぶれ補正装置。
【請求項6】
前記緯度検出部は、ＧＰＳ受信装置である、ことを特徴とする請求項５記載のぶれ補正装置。
【請求項7】
外部装置と通信を行う通信部を更に備え、前記通信部は、前記装置の緯度を前記外部装置から受信する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のぶれ補正装置。
【請求項8】
前記光学系の光軸方向の方位を検出する方位センサを更に備える、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載のぶれ補正装置。
【請求項9】
前記第１の角速度センサが検出した角速度を補正するための第１の補正係数を算出する第１の補正係数算出部と、前記第２の角速度センサが検出した角速度を補正するための第２の補正係数を算出する第２の補正係数算出部と、
を更に備え、
前記第１の補正係数算出部は、回転装置が備える回転部の回転軸が緯線と平行になるという目的で前記回転装置が設置されると共に、前記回転部の回転軸と前記第１の回転方向の回転軸とが平行になるという目的で前記ぶれ補正装置が前記回転部に固定された後に、前記回転装置が前記回転部を回転させたときの前記第１の角速度センサが検出した角速度に基づいて前記第１の補正係数を算出し、
前記第２の補正係数算出部は、前記回転部の回転軸が緯線と平行になるという目的で前記回転装置が設置されると共に、前記回転部の回転軸と前記第２の回転方向の回転軸とが平行になるという目的で前記ぶれ補正装置が前記回転部に固定された後に、前記回転装置が前記回転部を回転させたときの前記第２の角速度センサが検出した角速度に基づいて前記第２の補正係数を算出する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載のぶれ補正装置。
【請求項10】
前記装置は、前記ぶれ補正装置を備えた撮像装置である、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載のぶれ補正装置。
【請求項11】
前記第１の回転方向は、Ｙａｗ方向であり、前記第２の回転方向は、Ｐｉｔｃｈ方向である、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１つに記載のぶれ補正装置。
【請求項12】
光学系を含む装置の第１の回転方向の角速度を検出することと、前記装置の第２の回転方向の角速度を検出することと、
前記装置に対する重力方向を検出することと、
検出した前記重力方向に基づいて、前記装置の姿勢を検出することと、
前記装置の緯度に基づいて、地球の自転に因り前記装置に生じる、鉛直方向の軸を回転軸とする回転運動の角速度を、第１の自転オフセット量として算出することと、
前記装置の緯度と前記光学系の光軸方向の方位とに基づいて、前記自転に因り前記装置に生じる、前記鉛直方向の軸と直交する軸を回転軸とする回転運動の角速度を、第２の自転オフセット量として算出することと、
検出した前記姿勢が第１の姿勢である場合は、前記第１の回転方向の角速度から前記第１の自転オフセット量を減算し、検出した前記姿勢が第２の姿勢である場合は、前記第１の回転方向の角速度から前記第２の自転オフセット量を減算するここと、
検出した前記姿勢が前記第１の姿勢である場合は、前記第２の回転方向の角速度から前記第２の自転オフセット量を減算し、検出した前記姿勢が前記第２の姿勢である場合は、前記第２の回転方向の角速度から前記第１の自転オフセット量を減算することと、
を含み、
前記第１の回転方向の回転軸と前記第２の回転方向の回転軸は直交し、
前記第１の姿勢は、前記鉛直方向の軸に対する、前記第１の回転方向の回転軸の傾きが所定の角度範囲内であるときの姿勢であり、
前記第２の姿勢は、前記鉛直方向の軸に対する、前記第２の回転方向の回転軸の傾きが所定の角度範囲内であるときの姿勢である、
ことを特徴とするぶれ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学系を含む装置の揺れを検出し、検出した揺れにより生じる像ぶれを補正するぶれ補正装置及びぶれ補正方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、デジタルカメラの手ぶれ補正機能は着実に進歩している。手ぶれ限界となるシャッタースピードに対して、５段分のシャッタースピード段数を超える手ぶれ補正性能を達成したデジタルカメラも登場してきている。以下では、デジタルカメラを単に「カメラ」という。
【0003】
この要因の一つとして、装置の揺れを検出するセンサの性能向上に因る検出精度の向上がある。
一般的に、手ぶれ補正に使用されるジャイロセンサは、様々な要因に因って、ドリフトと呼ばれる検出結果の揺らぎやオフセット変動を生じる。そこで、これを抑制することに依り検出精度を向上させることができる。
一般的に、手ぶれ補正に使用されるジャイロセンサは、様々な要因に因って、ドリフトと呼ばれる検出結果の揺らぎやオフセット変動を生じる。そこで、これを抑制することに依り検出精度を向上させることができる。
【0004】
検出精度を向上させる技術の一例として、特許文献１に開示されたぶれ検出装置が知られている。このぶれ検出装置では、第１の基準値演算部が、ぶれ検出部が出力したぶれ検出信号に含まれるドリフト成分を演算し、このドリフト成分をぶれ検出信号の第１の基準値として出力する。また、第２の基準値演算部は、ぶれ検出部が出力したぶれ検出信号とドリフト成分との差分を演算することに依り、ぶれ検出信号の第２の基準値を演算して出力する。また、基準値選択部は、ぶれ検出部がぶれ検出信号の出力を開始してからの経過時間が所定時間に満たないときには、上記第１の基準値を選択し、その経過時間が所定時間以上であるときには、上記第２の基準値を選択する。そして、基準値選択部が選択した基準値が、ぶれ補正制御の基準値とされる。これに依り、ドリフトの影響に因って基準値の演算誤差が増大するのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第４０５１７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
一方、ジャイロセンサは、装置の回転運動を検出するため、検出精度が向上していくと、地球の自転に因る回転運動の影響を無視できなくなる。
手ぶれ補正の場合、カメラ及び被写体双方が地球上にあるため、地球の自転に因る回転運動が生じても、カメラと被写体との相対位置関係は変化しない。そのため、カメラが検出した、地球の自転に因る回転成分を補正してしまうと、誤補正となってしまう。
手ぶれ補正の場合、カメラ及び被写体双方が地球上にあるため、地球の自転に因る回転運動が生じても、カメラと被写体との相対位置関係は変化しない。そのため、カメラが検出した、地球の自転に因る回転成分を補正してしまうと、誤補正となってしまう。
【0007】
ここで、地球の自転が手ぶれ補正にどの程度の影響を与えるかを考える。
地球の自転は、０．００４１６７ｄｐｓであるので、焦点距離１００ｍｍの光学系で撮影した場合は、１秒間当たりに約７．３μｍの像移動が発生する。その結果、撮像素子の画素ピッチに依っては、１ピクセル以上の像ぶれを生じる。なお、ｄｐｓは、degree per secondの略称である。
地球の自転は、０．００４１６７ｄｐｓであるので、焦点距離１００ｍｍの光学系で撮影した場合は、１秒間当たりに約７．３μｍの像移動が発生する。その結果、撮像素子の画素ピッチに依っては、１ピクセル以上の像ぶれを生じる。なお、ｄｐｓは、degree per secondの略称である。
【0008】
本発明は、上記実状に鑑み、手ぶれ補正に使用されるセンサの検出精度が極限まで向上した場合に問題となる、地球の自転に因る影響を除去し、手ぶれ補正性能を向上させることができるぶれ補正装置及びぶれ補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の第１の態様は、ぶれ補正装置であって、光学系を含む装置の第１の回転方向の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記装置の第２の回転方向の角速度を検出する第２の角速度センサと、前記装置に対する重力方向を検出する重力センサと、前記重力センサが検出した重力方向に基づいて、前記装置の姿勢を検出する姿勢検出部と、前記装置の緯度に基づいて、地球の自転に因り前記装置に生じる、鉛直方向の軸を回転軸とする回転運動の角速度を、第１の自転オフセット量として算出する第１の算出部と、前記装置の緯度と前記光学系の光軸方向の方位とに基づいて、前記自転に因り前記装置に生じる、前記鉛直方向の軸と直交する軸を回転軸とする回転運動の角速度を、第２の自転オフセット量として算出する第２の算出部と、前記姿勢検出部が検出した姿勢が第１の姿勢である場合は、前記第１の角速度センサが検出した角速度から前記第１の自転オフセット量を減算し、前記姿勢検出部が検出した姿勢が第２の姿勢である場合は、前記第１の角速度センサが検出した角速度から前記第２の自転オフセット量を減算する第１の減算部と、前記姿勢検出部が検出した姿勢が前記第１の姿勢である場合は、前記第２の角速度センサが検出した角速度から前記第２の自転オフセット量を減算し、前記姿勢検出部が検出した姿勢が前記第２の姿勢である場合は、前記第２の角速度センサが検出した角速度から前記第１の自転オフセット量を減算する第２の減算部と、を備え、前記第１の回転方向の回転軸と前記第２の回転方向の回転軸は直交し、前記第１の姿勢は、前記鉛直方向の軸に対する、前記第１の回転方向の回転軸の傾きが所定の角度範囲内であるときの姿勢であり、前記第２の姿勢は、前記鉛直方向の軸に対する、前記第２の回転方向の回転軸の傾きが所定の角度範囲内であるときの姿勢である、ことを特徴とする。
【0010】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記第１の角速度センサが検出した角速度に基づいて、前記装置の前記第１の回転方向の姿勢変化が所定期間連続して無かったか否か判定する第１の判定部と、前記第２の角速度センサが検出した角速度に基づいて、前記装置の前記第２の回転方向の姿勢変化が前記所定期間連続して無かったか否か判定する第２の判定部と、前記第１の判定部の判定結果に基づいて、前記第１の角速度センサが検出した角速度から減算される第１の基準値を算出する第１の基準値算出部と、前記第２の判定部の判定結果に基づいて、前記第２の角速度センサが検出した角速度から減算される第２の基準値を算出する第２の基準値算出部と、を更に備え、前記第１の基準値算出部は、前記装置の前記第１の回転方向の姿勢変化が前記所定期間連続して無かったと前記第１の判定部が判定した場合に、前記所定期間に前記第１の角速度センサが検出した角速度の各々から前記第１の自転オフセット量又は前記第２の自転オフセット量を減算した結果に基づいて前記第１の基準値を算出し、前記第２の基準値算出部は、前記装置の前記第２の回転方向の姿勢変化が前記所定期間連続して無かったと前記第２の判定部が判定した場合に、前記所定期間に前記第２の角速度センサが検出した角速度の各々から前記第１の自転オフセット量又は前記第２の自転オフセット量を減算した結果に基づいて前記第２の基準値を算出する、ことを特徴とする。
【0011】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記装置の緯度を入力する入力部を更に備える、ことを特徴とする。
本発明の第４の態様は、第１又は２の態様において、前記装置の緯度を選択する選択部を更に備える、ことを特徴とする。
本発明の第４の態様は、第１又は２の態様において、前記装置の緯度を選択する選択部を更に備える、ことを特徴とする。
【0012】
本発明の第５の態様は、第１又は２の態様において、前記装置の緯度を検出する緯度検出部を更に備える、ことを特徴とする。
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記緯度検出部は、ＧＰＳ受信装置である、ことを特徴とする。
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記緯度検出部は、ＧＰＳ受信装置である、ことを特徴とする。
【0013】
本発明の第７の態様は、第１又は２の態様において、外部装置と通信を行う通信部を更に備え、前記通信部は、前記装置の緯度を前記外部装置から受信する、ことを特徴とする。
本発明の第８の態様は、第１乃至７のいずれか１つの態様において、前記光学系の光軸方向の方位を検出する方位センサを更に備える、ことを特徴とする。
本発明の第８の態様は、第１乃至７のいずれか１つの態様において、前記光学系の光軸方向の方位を検出する方位センサを更に備える、ことを特徴とする。
【0014】
本発明の第９の態様は、第１乃至８のいずれか１つの態様において、前記第１の角速度センサが検出した角速度を補正するための第１の補正係数を算出する第１の補正係数算出部と、前記第２の角速度センサが検出した角速度を補正するための第２の補正係数を算出する第２の補正係数算出部と、を更に備え、前記第１の補正係数算出部は、回転装置が備える回転部の回転軸が緯線と平行になるという目的で前記回転装置が設置されると共に、前記回転部の回転軸と前記第１の回転方向の回転軸とが平行になるという目的で前記ぶれ補正装置が前記回転部に固定された後に、前記回転装置が前記回転部を回転させたときの前記第１の角速度センサが検出した角速度に基づいて前記第１の補正係数を算出し、前記第２の補正係数算出部は、前記回転部の回転軸が緯線と平行になるという目的で前記回転装置が設置されると共に、前記回転部の回転軸と前記第２の回転方向の回転軸とが平行になるという目的で前記ぶれ補正装置が前記回転部に固定された後に、前記回転装置が前記回転部を回転させたときの前記第２の角速度センサが検出した角速度に基づいて前記第２の補正係数を算出する、ことを特徴とする。
【0015】
本発明の第１０の態様は、第１乃至９のいずれか１つの態様において、前記装置は、前記ぶれ補正装置を備えた撮像装置である、ことを特徴とする。
本発明の第１１の態様は、第１乃至１０のいずれか１つの態様において、前記第１の回転方向は、Ｙａｗ方向であり、前記第２の回転方向は、Ｐｉｔｃｈ方向である、ことを特徴とする。
本発明の第１１の態様は、第１乃至１０のいずれか１つの態様において、前記第１の回転方向は、Ｙａｗ方向であり、前記第２の回転方向は、Ｐｉｔｃｈ方向である、ことを特徴とする。
【0016】
本発明の第１２の態様は、ぶれ補正方法であって、光学系を含む装置の第１の回転方向の角速度を検出することと、前記装置の第２の回転方向の角速度を検出することと、前記装置に対する重力方向を検出することと、検出した前記重力方向に基づいて、前記装置の姿勢を検出することと、前記装置の緯度に基づいて、地球の自転に因り前記装置に生じる、鉛直方向の軸を回転軸とする回転運動の角速度を、第１の自転オフセット量として算出することと、前記装置の緯度と前記光学系の光軸方向の方位とに基づいて、前記自転に因り前記装置に生じる、前記鉛直方向の軸と直交する軸を回転軸とする回転運動の角速度を、第２の自転オフセット量として算出することと、検出した前記姿勢が第１の姿勢である場合は、前記第１の回転方向の角速度から前記第１の自転オフセット量を減算し、検出した前記姿勢が第２の姿勢である場合は、前記第１の回転方向の角速度から前記第２の自転オフセット量を減算するここと、検出した前記姿勢が前記第１の姿勢である場合は、前記第２の回転方向の角速度から前記第２の自転オフセット量を減算し、検出した前記姿勢が前記第２の姿勢である場合は、前記第２の回転方向の角速度から前記第１の自転オフセット量を減算することと、を含み、前記第１の回転方向の回転軸と前記第２の回転方向の回転軸は直交し、前記第１の姿勢は、前記鉛直方向の軸に対する、前記第１の回転方向の回転軸の傾きが所定の角度範囲内であるときの姿勢であり、前記第２の姿勢は、前記鉛直方向の軸に対する、前記第２の回転方向の回転軸の傾きが所定の角度範囲内であるときの姿勢である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、手ぶれ補正に使用されるセンサの検出精度が極限まで向上した場合に問題となる、地球の自転に因る影響を除去し、手ぶれ補正性能を向上させることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】地軸を含む、地球の断面を模式的に示す図である。
【図2】カメラ光軸の方位と、地球の自転に因る、カメラのＰｉｔｃｈ方向及びＲｏｌｌ方向への影響の一例を示す図である。
【図3】第１の実施形態に係るぶれ補正装置を備えた撮像装置であるカメラの構成例を示す図である。
【図4】第１の実施形態に係るぶれ補正マイコンの機能構成例を示す図である。
【図5】自転オフセット算出部の機能構成例を示す図である。
【図6】選択ルールの一例を示す図である。
【図7】基準値算出部の機能構成例を示す図である。
【図8】第１の実施形態の変形例に係るカメラの構成例を示す図である。
【図9】第１の実施形態の他の変形例に係るカメラの構成例を示す図である。
【図10A】設置方法の一例を示す図（その１）である。
【図10B】設置方法の一例を示す図（その２）である。
【図11】第２の実施形態に係るぶれ補正マイコンの機能構成例を示す図である。
【図12】第２の実施形態に係るカメラの調整の流れを示すフローチャートである。
【図13】設置方法の一例を示す図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
はじめに、本発明の実施形態の理解を容易にするため、地球の自転が及ぼす影響について、カメラを例に説明する。
【0020】
図１は、地軸を含む、地球の断面を模式的に示す図である。
図１において、緯度θlatitudeにおける自転の影響は、水平面に対してθlatitudeの傾きを持った回転軸周りの回転運動として現れる。この回転運動の回転ベクトルをRotationとして定義する。なお、図１では、図面スペースの都合から、θlatitudeを単に「θ」と記している。
図１において、緯度θlatitudeにおける自転の影響は、水平面に対してθlatitudeの傾きを持った回転軸周りの回転運動として現れる。この回転運動の回転ベクトルをRotationとして定義する。なお、図１では、図面スペースの都合から、θlatitudeを単に「θ」と記している。
【0021】
この回転ベクトルRotationは、垂直軸周りの回転ベクトルRot_vと、水平軸周りの回転ベクトルRot_hとに分解することができる。ここで、垂直軸周りとは、鉛直方向の軸を回転軸とする回転方向と言うこともできる。また、水平軸周りとは、鉛直方向の軸と垂直な軸を回転軸とする回転方向と言うこともできる。
【0022】
例えば、横構図の写真を撮影するためにカメラを水平に構えた場合、カメラのＹａｗ方向の回転は一定の角速度となり、カメラのＰｉｔｃｈ方向及びＲｏｌｌ方向の回転は、カメラの光軸の方位に因って変動する。なお、この場合、カメラのＹａｗ方向は、垂直軸周りでもあり、カメラのＰｉｔｃｈ方向及びＲｏｌｌ方向は、水平軸周りでもある。以下では、カメラの光軸を「カメラ光軸」ともいう。
【0023】
図２は、カメラ光軸の方位と、地球の自転に因る、カメラのＰｉｔｃｈ方向及びＲｏｌｌ方向への影響の一例を示す図である。
図２において、北を０°とした場合、子午線とカメラ光軸とのなす角度θdirectionから、水平軸周りの回転ベクトルRot_hを、カメラのＰｉｔｃｈ方向の回転ベクトルRot_pitchと、カメラのＲｏｌｌ方向の回転ベクトルRot_rollとに分解することができる。
図２において、北を０°とした場合、子午線とカメラ光軸とのなす角度θdirectionから、水平軸周りの回転ベクトルRot_hを、カメラのＰｉｔｃｈ方向の回転ベクトルRot_pitchと、カメラのＲｏｌｌ方向の回転ベクトルRot_rollとに分解することができる。
【0024】
なお、カメラ光軸が北方向又は南方向を向いた場合は、水平軸周りの回転ベクトルRot_hの全成分が、カメラのＲｏｌｌ方向に影響し、カメラ光軸が東方向又は西方向を向いた場合は、水平軸周りの回転ベクトルRot_hの全成分が、カメラのＰｉｔｃｈ方向に影響する。
以上が、地球の自転がカメラに及ぼす影響である。
以上が、地球の自転がカメラに及ぼす影響である。
【0025】
ここで、実際の撮影において問題となるケースを考察する。
カメラにおいて、検出した角速度から精度良く像ぶれ量を検出するためには、基準値の算出精度が重要になる。以下では、検出した角速度を「検出角速度」ともいう。基準値は、カメラ静止時の検出角速度である。
カメラにおいて、検出した角速度から精度良く像ぶれ量を検出するためには、基準値の算出精度が重要になる。以下では、検出した角速度を「検出角速度」ともいう。基準値は、カメラ静止時の検出角速度である。
【0026】
仮に、緯度とカメラ光軸の方位が一定であるとすると、地球の自転の影響が有る検出角速度から基準値を求め、地球の自転の影響が有る検出角速度から基準値を減算すれば、地球の自転の影響が除去され、問題とならない。
【0027】
一方、緯度は変化しないが、基準値を算出した時のカメラ光軸の方位と、手ぶれ補正を行う時のカメラ光軸の方位とが異なる場合は、カメラのＰｉｔｃｈ方向及びＲｏｌｌ方向への影響が異なるため、オフセット誤差を生じる。
【0028】
例えば、カメラ光軸が西向きの時に算出した基準値のまま、カメラ光軸を東向きにして撮影をした場合、カメラのＰｉｔｃｈ方向の回転ベクトルRot_pitchに対して、２倍の誤差が生じる。
【0029】
さらに、基準値を算出した地点の緯度に対し、撮影地点の緯度が大きく変化した場合も同様に誤差が生じる。
例えば、北緯３０度の位置で基準値を算出した後、南緯３０度に移動すると、カメラのＹａｗ方向の回転ベクトルRot_yawに対して、約２倍の誤差を生じる。
例えば、北緯３０度の位置で基準値を算出した後、南緯３０度に移動すると、カメラのＹａｗ方向の回転ベクトルRot_yawに対して、約２倍の誤差を生じる。
【0030】
なお、この場合に、カメラのＲｏｌｌ方向の回転ベクトルRot_rollに関しては、撮影画像に像ぶれとして見えるほどの影響が無いため、特に問題とならない。
以上を踏まえ、以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
＜第１の実施形態＞
以上を踏まえ、以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
＜第１の実施形態＞
【0031】
【0032】
図３において、本実施形態に係るカメラ１は、光学系２、撮像素子３、駆動部４、システムコントローラ５、ぶれ補正マイコン６、角速度センサ７、加速度センサ８、方位センサ９、メモリ１０、ＥＶＦ１１、及びＳＷ１２を備える。ここで、ＥＶＦは、electronic viewfinderの略称である。
【0033】
光学系２は、被写体からの光束を撮像素子３に結像する。被写体からの光束は、被写体像ともいう。図３では、説明の便宜上、光学系２を簡略化して示すが、実際には、フォーカスレンズやズームレンズを含む複数のレンズから光学系２が構成されている。
【0034】
撮像素子３は、光学系２に依り撮像面に結像された被写体像を電気信号に変換する。撮像素子３は、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳ等のイメージセンサである。なお、ＣＣＤは、charge coupled deviceの略称であり、ＣＭＯＳは、complementary metal oxide semiconductorの略称である。
【0035】
角速度センサ７は、カメラ１のＹａｗ方向及びＰｉｔｃｈ方向の角速度を検出する。
加速度センサ８は、カメラ１のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の加速度を検出する。
ここで、Ｘ軸は、Ｙａｗ方向の回転軸でもあり、カメラ１の垂直方向の軸でもある。Ｙ軸は、Ｐｉｔｃｈ方向の回転軸でもあり、カメラ１の水平方向の軸でもある。Ｚ軸は、光学系２の光軸でもある。
加速度センサ８は、カメラ１のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の加速度を検出する。
ここで、Ｘ軸は、Ｙａｗ方向の回転軸でもあり、カメラ１の垂直方向の軸でもある。Ｙ軸は、Ｐｉｔｃｈ方向の回転軸でもあり、カメラ１の水平方向の軸でもある。Ｚ軸は、光学系２の光軸でもある。
【0036】
方位センサ９は、地磁気を検出し、検出した地磁気に基づいて、光学系２の光軸の被写体側の向きの方位を検出する。
ぶれ補正マイコン６は、角速度センサ７、加速度センサ８、及び方位センサ９の各センサから検出結果を取得すると共に、システムコントローラ５から光学系２の焦点距離情報やカメラ１の緯度情報を取得する。そして、ぶれ補正マイコン６は、撮像素子３の撮像面に結像された被写体像のぶれを打ち消す方向に撮像素子３を移動させるために駆動部４を制御する。ぶれ補正マイコン６の詳細は、図４を用いて後述する。
ぶれ補正マイコン６は、角速度センサ７、加速度センサ８、及び方位センサ９の各センサから検出結果を取得すると共に、システムコントローラ５から光学系２の焦点距離情報やカメラ１の緯度情報を取得する。そして、ぶれ補正マイコン６は、撮像素子３の撮像面に結像された被写体像のぶれを打ち消す方向に撮像素子３を移動させるために駆動部４を制御する。ぶれ補正マイコン６の詳細は、図４を用いて後述する。
【0037】
駆動部４は、ぶれ補正マイコン６の制御の下、撮像素子３を、光学系２の光軸に直交する面上において移動させる。駆動部４は、例えば、複数のアクチュエータ等から構成される。アクチュエータは、例えばＶＣＭである。ＶＣＭは、Voice Coil Motorの略称である。
【0038】
ＥＶＦ１１は、撮影した静止画像や動画像、ライブビュー画像、各種のカメラ設定画面等を表示する。例えば、ＥＶＦ１１は、カメラ設定画面の１つとして、国設定画面を表示する。この国設定画面には、ユーザがカメラ１を使用する国として選択できる国が複数表示される。
【0039】
ＳＷ１２は、ボタン操作等のユーザの各種の入力操作を検出し、システムコントローラ５へ通知する操作部である。例えば、ＳＷ１２は、国設定画面における国の選択、決定の指示操作を検出し、システムコントローラへ通知する。
【0040】
メモリ１０は、不揮発性のメモリであり、光学系２の特性情報や国別の緯度情報が予め記録されている。ここで、国別の緯度情報は、国別の標準緯度に関する情報である。
【0041】
システムコントローラ５は、カメラ１の全体動作を制御する。例えば、システムコントローラ５は、撮像素子３に依り変換された電気信号を映像データとして読み出し、その映像データをＥＶＦ１１に表示すための画像処理を行う。また、例えば、システムコントローラ５は、光学系２の状態とメモリ１０に記録されている光学系２の特性情報とに基づいて、焦点距離に相当する値を焦点距離情報としてぶれ補正マイコン６に通知する。また、例えば、システムコントローラ５は、メモリ１０に記録されている国別の緯度情報に基づき、国設定画面においてユーザが選択、決定した国の標準緯度を、カメラ１の緯度情報としてぶれ補正マイコン６へ通知する。この場合、ＳＷ１２の操作に依りユーザが選択、決定した国の標準緯度がカメラ１の緯度情報となることから、ＳＷ１２は、カメラ１の緯度を選択する選択部の機能も担う、ということもできる。
【0042】
カメラ１において、システムコントローラ５及びぶれ補正マイコン６の各々は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサとメモリを含み、プロセッサがメモリに記録されたプログラムを実行することに依り、システムコントローラ５及びぶれ補正マイコン６の各機能が実現される。あるいは、システムコントローラ５及びぶれ補正マイコン６の各々は、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等の専用回路から構成されてもよい。なお、ＡＳＩＣは、application specific integrated circuitの略称であり、ＦＰＧＡは、field-programmable gate arrayの略称である。
【0043】
図４は、ぶれ補正マイコン６の機能構成例を示す図である。
但し、図４では、角速度センサ７が検出した角速度に対する処理を行う機能構成として、角速度センサ７が検出したＹａｗ方向及びＰｉｔｃｈ方向の一方の角速度に対する処理を行う機能構成のみを図示し、他方の角速度に対する処理を行う機能構成については、同様の機能構成となることから、図示を省略している。従って、実際には、図４に示した基準値算出部６１、減算部６２、減算部６３、乗算部６４、積算部６５、及び補正量算出部からなる機能構成が２つ設けられている。
但し、図４では、角速度センサ７が検出した角速度に対する処理を行う機能構成として、角速度センサ７が検出したＹａｗ方向及びＰｉｔｃｈ方向の一方の角速度に対する処理を行う機能構成のみを図示し、他方の角速度に対する処理を行う機能構成については、同様の機能構成となることから、図示を省略している。従って、実際には、図４に示した基準値算出部６１、減算部６２、減算部６３、乗算部６４、積算部６５、及び補正量算出部からなる機能構成が２つ設けられている。
【0044】
また、角速度センサ７、加速度センサ８、及び方位センサ９の各センサの検出結果をぶれ補正マイコン６が取得する方法として、各センサが検出結果として出力したアナログ信号をぶれ補正マイコン６内にてＡＤ変換する方法と、各センサ内にて検出結果をデジタル信号化した値を、ぶれ補正マイコン６がシリアル通信を用いて読み出す方法の２つがある。本実施形態では、この２つの方法のいずれを採用してもよく、また、いずれの方法も公知であるので、図示を省略している。
【0045】
図４において、ぶれ補正マイコン６は、基準値算出部６１、減算部６２、減算部６３、乗算部６４、積算部６５、補正量算出部６６、通信部６７、方位検出部６８、姿勢判定部６９、及び自転オフセット算出部６Ａを含む。
【0046】
通信部６７は、システムコントローラ５と通信を行い、システムコントローラ５から焦点距離情報や緯度情報を取得する。そして、焦点距離情報を乗算部６４へ出力し、緯度情報を自転オフセット算出部６Ａへ出力する。
【0047】
方位検出部６８は、方位センサ９が検出した方位を取得し、北を０°とした場合の、その方位を示す角度を算出する。
姿勢判定部６９は、加速度センサ８から取得したＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の加速度から１Ｇを検出し、カメラ１の姿勢が、「横構図」、「縦構図」、「上下」、及び「傾きあり」の４つの姿勢パターンのいずれであるかを、次の（１）乃至（４）の判定基準に従って判定する。ここで、１Ｇは、重力である。姿勢判定部６９は、カメラ１の姿勢を検出する姿勢検出部の一例である。
（１）Ｙ軸方向に１Ｇがあり、カメラ１の垂直方向の軸と１Ｇ方向の傾きが２０°以内である場合は「横構図」とする。なお、この場合は、鉛直方向の軸に対する、カメラ１のＹａｗ方向の回転軸の傾きが２０°以内である場合でもある。
（２）Ｘ軸方向に１Ｇがあり、カメラ１の水平方向の軸と１Ｇ方向の傾きが２０°以内である場合は「縦構図」とする。なお、この場合は、鉛直方向の軸に対する、カメラ１のＰｉｔｃｈ方向の回転軸の傾きが２０°以内である場合でもある。
（３）Ｚ軸方向に１Ｇがあり、光学系２の光軸と１Ｇ方向の傾きが２０°以内である場合は「上下」とする。
（４）上記（１）乃至（３）のいずれにも該当しない場合は「傾きあり」とする。
姿勢判定部６９は、加速度センサ８から取得したＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の加速度から１Ｇを検出し、カメラ１の姿勢が、「横構図」、「縦構図」、「上下」、及び「傾きあり」の４つの姿勢パターンのいずれであるかを、次の（１）乃至（４）の判定基準に従って判定する。ここで、１Ｇは、重力である。姿勢判定部６９は、カメラ１の姿勢を検出する姿勢検出部の一例である。
（１）Ｙ軸方向に１Ｇがあり、カメラ１の垂直方向の軸と１Ｇ方向の傾きが２０°以内である場合は「横構図」とする。なお、この場合は、鉛直方向の軸に対する、カメラ１のＹａｗ方向の回転軸の傾きが２０°以内である場合でもある。
（２）Ｘ軸方向に１Ｇがあり、カメラ１の水平方向の軸と１Ｇ方向の傾きが２０°以内である場合は「縦構図」とする。なお、この場合は、鉛直方向の軸に対する、カメラ１のＰｉｔｃｈ方向の回転軸の傾きが２０°以内である場合でもある。
（３）Ｚ軸方向に１Ｇがあり、光学系２の光軸と１Ｇ方向の傾きが２０°以内である場合は「上下」とする。
（４）上記（１）乃至（３）のいずれにも該当しない場合は「傾きあり」とする。
【0048】
自転オフセット算出部６Ａは、通信部６７から取得した緯度情報が示す緯度、方位検出部６８から取得した角度、及び姿勢判定部６９が判定した姿勢に基づいて、カメラ１のＹａｗ方向及びＰｉｔｃｈ方向に生じる自転オフセット量を算出する。自転オフセット算出部６Ａの詳細は、図５を用いて後述する。
【0049】
基準値算出部６１は、基準値を算出する。基準値算出部６１の詳細は、図７を用いて後述する。
減算部６２は、角速度センサ７から取得した角速度から、基準値算出部６１が算出した基準値を減算する。
減算部６２は、角速度センサ７から取得した角速度から、基準値算出部６１が算出した基準値を減算する。
【0050】
減算部６３は、減算部６２の減算結果から、自転オフセット算出部６Ａが算出した自転オフセット量を減算する。
乗算部６４は、減算部６３の減算結果に対し、通信部６７が出力した焦点距離情報を乗算する。ここで、焦点距離情報は、焦点距離に相当する値である。
乗算部６４は、減算部６３の減算結果に対し、通信部６７が出力した焦点距離情報を乗算する。ここで、焦点距離情報は、焦点距離に相当する値である。
【0051】
積算部６５は、乗算部６４の乗算結果を時間積分することに依り、撮像素子３の撮像面に結像された被写体像のぶれ量を算出する。ここで、像移動量のぶれ量は、像移動量でもある。
補正量算出部６６は、積算部６５が算出した像移動量を打ち消す方向に撮像素子を移動させるための駆動部４の駆動量を算出し、駆動部４へ出力する。ここで、駆動部４の駆動量は、補正量でもある。
補正量算出部６６は、積算部６５が算出した像移動量を打ち消す方向に撮像素子を移動させるための駆動部４の駆動量を算出し、駆動部４へ出力する。ここで、駆動部４の駆動量は、補正量でもある。
【0052】
図５は、自転オフセット算出部６Ａの機能構成例を示す図である。
図５において、自転オフセット算出部６Ａは、垂直軸周りオフセット算出部６Ａ１、水平軸周りオフセット算出部６Ａ２、方位補正部６Ａ３、及びセレクタ６Ａ４を備える。
図５において、自転オフセット算出部６Ａは、垂直軸周りオフセット算出部６Ａ１、水平軸周りオフセット算出部６Ａ２、方位補正部６Ａ３、及びセレクタ６Ａ４を備える。
【0053】
垂直軸周りオフセット算出部６Ａ１は、通信部６７が出力した緯度情報が示す緯度に基づいて、地球の自転に因り垂直軸周りに生じる角速度（Rot_v）を、下記式（１）を用いて算出する。
Rot_v = Rotation ×ＳＩＮ（θlatitude） 式（１）
Rot_v = Rotation ×ＳＩＮ（θlatitude） 式（１）
【0054】
水平軸周りオフセット算出部６Ａ２は、通信部６７が出力した緯度情報が示す緯度に基づいて、地球の自転に因り水平軸周りに生じる角速度（Rot_h）を、下記式（２）を用いて算出する。
Rot_h = Rotation ×ＣＯＳ（θlatitude） 式（２）
Rot_h = Rotation ×ＣＯＳ（θlatitude） 式（２）
【0055】
上記式（１）及び（２）において、Rotationは、地球の自転角速度であり、θlatitudeは、緯度である。なお、地球の自転角速度は、０．００４１６７ｄｐｓであり、Rot_v、Rot_h、θlatitude及びRotationは、図１に示したとおりである。
【0056】
方位補正部６Ａ３は、水平軸周りオフセット算出部６Ａ２の算出結果と、姿勢情報と、方位情報とに基づいて、Rot_pitchとRot_Rollを、下記式（３）、（４）を用いて算出する。ここで、姿勢情報は、姿勢判定部６９の判定結果であり、方位情報は、方位検出部６８の算出結果である。
Rot_pitch = Rot_h×ＳＩＮ（θdirection） 式（３）
Rot_Roll = Rot_h×ＣＯＳ（θdirection） 式（４）
ここで、θdirectionは、姿勢判定部６９の判定結果に応じて異なる。詳しくは、姿勢判定部６９が判定した姿勢が「横構図」、「縦構図」、及び「傾きあり」のいずれかである場合は、θdirectionを、光学系２の光軸と子午線とがなす角度とする。この場合、「横構図」又は「縦構図」である場合のθdirectionは、方位検出部６８が算出した角度ともなる。一方、姿勢判定部６９が判定した姿勢が「上下」である場合は、θdirectionを、カメラ１の垂直軸と子午線とのなす角度とする。なお、カメラ１の垂直軸は、カメラ１のＹ軸でもある。
Rot_pitch = Rot_h×ＳＩＮ（θdirection） 式（３）
Rot_Roll = Rot_h×ＣＯＳ（θdirection） 式（４）
ここで、θdirectionは、姿勢判定部６９の判定結果に応じて異なる。詳しくは、姿勢判定部６９が判定した姿勢が「横構図」、「縦構図」、及び「傾きあり」のいずれかである場合は、θdirectionを、光学系２の光軸と子午線とがなす角度とする。この場合、「横構図」又は「縦構図」である場合のθdirectionは、方位検出部６８が算出した角度ともなる。一方、姿勢判定部６９が判定した姿勢が「上下」である場合は、θdirectionを、カメラ１の垂直軸と子午線とのなす角度とする。なお、カメラ１の垂直軸は、カメラ１のＹ軸でもある。
【0057】
セレクタ６Ａ４は、姿勢情報に基づいて、垂直軸周りオフセット算出部６Ａ１が算出したRot_vと、方位補正部６Ａ３が算出したRot_pitch及びRot_Rollの中から、Ｙａｗ方向及びＰｉｔｃｈ方向の各方向の自転オフセット量とするものを、所定の選択ルールに従って選択し、出力する。ここで、姿勢情報は、姿勢判定部６９の判定結果でもある。
【0058】
図６は、所定の選択ルールの一例を示す図である。
図６に示した選択ルールに依れば、姿勢判定部６９の判定結果が「横構図」である場合は、セレクタ６Ａ４が、Ｙａｗ方向の自転オフセット量としてRot_vを選択し、Ｐｉｔｃｈ方向の自転オフセット量としてRot_pitchを選択する。一方、「縦構図」の姿勢である場合は、反対に、Ｙａｗ方向の自転オフセット量としてRot_pitchを選択し、Ｐｉｔｃｈ方向の自転オフセット値としてRot_vを選択する。「上下」の姿勢である場合は、Ｙａｗ方向の自転オフセット値としてRot_rollを選択し、Ｐｉｔｃｈ方向の自転オフセット量としてRot_pitchを選択する。「傾きあり」である場合は、カメラ１の傾きが大きいことから、自転オフセット量の減算及び自転オフセット量に基づく基準値算出を行わせないために、セレクタ６Ａ４は、何も選択せずに、Ｙａｗ方向及びＰｉｔｃｈ方向の各方向の自転オフセット量として０を出力する。
図６に示した選択ルールに依れば、姿勢判定部６９の判定結果が「横構図」である場合は、セレクタ６Ａ４が、Ｙａｗ方向の自転オフセット量としてRot_vを選択し、Ｐｉｔｃｈ方向の自転オフセット量としてRot_pitchを選択する。一方、「縦構図」の姿勢である場合は、反対に、Ｙａｗ方向の自転オフセット量としてRot_pitchを選択し、Ｐｉｔｃｈ方向の自転オフセット値としてRot_vを選択する。「上下」の姿勢である場合は、Ｙａｗ方向の自転オフセット値としてRot_rollを選択し、Ｐｉｔｃｈ方向の自転オフセット量としてRot_pitchを選択する。「傾きあり」である場合は、カメラ１の傾きが大きいことから、自転オフセット量の減算及び自転オフセット量に基づく基準値算出を行わせないために、セレクタ６Ａ４は、何も選択せずに、Ｙａｗ方向及びＰｉｔｃｈ方向の各方向の自転オフセット量として０を出力する。
【0059】
【0060】
減算部６１１は、角速度センサ７から取得した角速度から、自転オフセット算出部６Ａから出力された自転オフセット量を減算する。
平均値バッファ部６１３は、所定期間毎に、その所定期間における減算部６１１の減算結果の平均値を算出すると共に、最新の連続する複数の所定期間分の複数の平均値を保持する。ここで、所定期間は、例えば１００ｍｓである。
平均値バッファ部６１３は、所定期間毎に、その所定期間における減算部６１１の減算結果の平均値を算出すると共に、最新の連続する複数の所定期間分の複数の平均値を保持する。ここで、所定期間は、例えば１００ｍｓである。
【0061】
姿勢変動判定部６１２は、角速度センサ７から取得した角速度から、カメラ１の姿勢変化の有無を判定し、所定期間姿勢変化が無い場合に、基準値の算出指示を基準値算出部６１４へ出力する。ここで、所定期間は、例えば１秒以上である。
基準値算出部６１４は、姿勢変動判定部６１２からの算出指示の入力に応じて、平均値バッファ部６１３に保持された複数の平均値を更に平均化し、基準値として算出する。
基準値算出部６１４は、姿勢変動判定部６１２からの算出指示の入力に応じて、平均値バッファ部６１３に保持された複数の平均値を更に平均化し、基準値として算出する。
【0062】
以上に述べてきた第１の実施形態に依れば、算出した基準値から自転に因る影響が除去され、且つ、検出した角速度からも自転に因る影響が除去される。従って、カメラ１の向きを変えたり、カメラ１の緯度が変化したりしても、自転の影響が完全に除去されるので、高精度なぶれ検出性能を維持することができる。
【0063】
なお、本実施形態において、システムコントローラ５がぶれ補正マイコン６へ通知する緯度情報は、国設定画面の代わりに設けた地域設定画面においてユーザが選択、決定した地域に基づくものとする構成としてもよい。この場合は、国別の緯度情報の代わりに地域別の緯度情報を予めメモリ１０に記録させておけばよい。なお、この場合の地域は、例えば、国の領域を複数に分割したときの１領域とされる。
この構成に依れば、国設定画面において選択、決定する場合よりも、カメラ１の緯度を正確にすることができる。
この構成に依れば、国設定画面において選択、決定する場合よりも、カメラ１の緯度を正確にすることができる。
【0064】
また、本実施形態において、システムコントローラ５がぶれ補正マイコン６へ通知する緯度情報が示す緯度は、ＳＷ１２の操作に依りユーザが直接入力した緯度とする構成としてもよい。この場合、ＳＷ１２は、カメラ１の緯度を入力する入力部の機能も担うことになる。
この構成に依れば、カメラ１の緯度をユーザが直接入力することができるので、国設定画面において選択、決定する場合よりも、カメラ１の緯度を正確にすることができる。
この構成に依れば、カメラ１の緯度をユーザが直接入力することができるので、国設定画面において選択、決定する場合よりも、カメラ１の緯度を正確にすることができる。
【0065】
また、本実施形態において、カメラ１は、図８に示すとおり、ＧＰＳ受信装置１３を更に備える構成としてもよい。なお、ＧＰＳは、Global Positioning Systemの略称である。ＧＰＳ受信装置１３は、複数のＧＰＳ衛星から発信された電波を受信することに依りカメラ１の現在位置の位置情報を算出し、システムコントローラ５へ通知する。そして、システムコントローラ５がぶれ補正マイコン６へ通知する緯度情報は、ＧＰＳ受信装置１３から通知された位置情報に含まれる緯度情報とする構成としてもよい。この場合、ＧＰＳ受信装置１３は、カメラ１の緯度を検出する緯度検出部の機能も担うことになる。
この構成に依れば、ＧＰＳ受信装置１３に依ってカメラ１の緯度を自動で更新できるので、カメラ１の位置が変わった場合にユーザが国設定をし直す必要がない。また、僅かな緯度の変化も検出できるので、地球の自転に因る影響を高精度に除去できる。
この構成に依れば、ＧＰＳ受信装置１３に依ってカメラ１の緯度を自動で更新できるので、カメラ１の位置が変わった場合にユーザが国設定をし直す必要がない。また、僅かな緯度の変化も検出できるので、地球の自転に因る影響を高精度に除去できる。
【0066】
また、本実施形態において、カメラ１は、図９に示すとおり、通信部１４を更に備える構成としてもよい。通信部１４は、ＷｉＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信に依り外部装置と通信を行う。例えば、通信部１４は、システムコントローラ５の制御の下、緯度情報を取得可能な外部装置と通信を行い、その外部装置から緯度情報を取得し、システムコントローラ５へ通知する。ここで、緯度情報を取得可能な外部装置は、例えば、スマートフォンや位置情報を提供するサーバである。そして、システムコントローラ５がぶれ補正マイコン６へ通知する緯度情報は、通信部１４から通知された緯度情報とする構成としてもよい。
この構成によれば、ＧＰＳ受信装置等の緯度検出手段を設けることなく緯度情報の取得が可能になるので、緯度情報の取得に要するコストを抑えることができる。
＜第２の実施形態＞
この構成によれば、ＧＰＳ受信装置等の緯度検出手段を設けることなく緯度情報の取得が可能になるので、緯度情報の取得に要するコストを抑えることができる。
＜第２の実施形態＞
【0067】
次に、第２の実施形態について説明する。この説明では、第１の実施形態に対して異なる点のみを説明する。また、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0068】
第２の実施形態に係るぶれ補正装置を備えた撮像装置であるカメラ１は、角速度センサ７の検出結果に含まれる感度誤差を解消するための調整機能を備える。
詳しくは、調整機能は、調整対象とする回転軸に対して回転装置に依り所定の回転速度のＣＷ回転及びＣＣＷ回転が与えられ、各々の回転時の検出角速度の絶対値を平均化することに依り所定の回転速度に対する平均検出角速度を算出し、この平均検出角速度が所定の回転速度になるという目的で補正係数を算出する。ここで、ＣＷは時計回りのことであり、ＣＣＷは反時計回りのことである。
詳しくは、調整機能は、調整対象とする回転軸に対して回転装置に依り所定の回転速度のＣＷ回転及びＣＣＷ回転が与えられ、各々の回転時の検出角速度の絶対値を平均化することに依り所定の回転速度に対する平均検出角速度を算出し、この平均検出角速度が所定の回転速度になるという目的で補正係数を算出する。ここで、ＣＷは時計回りのことであり、ＣＣＷは反時計回りのことである。
【0069】
このときに、調整対象とする回転軸の設置方向に因っては、回転に因りカメラ１の向きが変動する。その結果、その方位変動に因り地球の自転の影響も変動し、算出する補正係数に誤差が生じることになる。そこで、地球の自転の影響が生じないという目的で設置を行う必要がある。
【0070】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、このときの設置方法の一例を示す図である。
図１０Ａは、調整対象とする回転軸をカメラ１のＹａｗ方向の回転軸とする場合の設置方法を示す。図１０Ｂは、調整対象とする回転軸をカメラ１のＰｉｔｃｈ方向の回転軸とする場合の設置方法を示す。
図１０Ａは、調整対象とする回転軸をカメラ１のＹａｗ方向の回転軸とする場合の設置方法を示す。図１０Ｂは、調整対象とする回転軸をカメラ１のＰｉｔｃｈ方向の回転軸とする場合の設置方法を示す。
【0071】
図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、回転装置１０１が備える回転部１０２の回転軸１０３が緯線と平行になるという目的で回転装置１０１が設置されると共に、回転部１０２の回転軸１０３がカメラ１の調整対象とする回転軸と平行になるという目的でカメラ１が回転部１０２に固定される。
【0072】
すなわち、調整対象とする回転軸がＹａｗ方向の回転軸である場合は、図１０Ａに示したとおり、回転装置１０１が備える回転部１０２の回転軸１０３及びカメラ１の調整対象とするＹａｗ方向の回転軸が緯線と平行になるという目的で設置される。
【0073】
また、調整対象とする回転軸がＰｉｔｃｈ方向の回転軸である場合は、図１０Ｂに示したとおり、回転装置１０１が備える回転部１０２の回転軸１０３及びカメラ１の調整対象とするＰｉｔｃｈ方向の回転軸が緯線と平行になるという目的で設置される。
【0074】
図１１は、第２の実施形態に係るぶれ補正マイコン６の機能構成例を示す図である。
図１１において、第２の実施形態に係るぶれ補正マイコン６は、図４に示した第１の実施形態に係るぶれ補正マイコン６に対し、更に、調整機能に係る構成として、一時記憶部６Ｂ、係数算出部６Ｃ、係数保持部６Ｄ、及び乗算部６Ｅを備える。
図１１において、第２の実施形態に係るぶれ補正マイコン６は、図４に示した第１の実施形態に係るぶれ補正マイコン６に対し、更に、調整機能に係る構成として、一時記憶部６Ｂ、係数算出部６Ｃ、係数保持部６Ｄ、及び乗算部６Ｅを備える。
【0075】
一時記憶部６Ｂは、角速度センサ７から取得した角速度を一時的に保持する。
なお、第２の実施形態では、ＳＷ１２の操作に依りユーザがカメラ１の動作モードとして調整モードを設定すると、自転オフセット算出部６Ａと基準値算出部６１の機能が停止し、その各々の出力がゼロとなる。その結果、減算部６２と減算部６３は、角速度センサ７から取得した角速度をそのまま後段へ出力することになり、一時記憶部６Ｂが一時的に保持する角速度は、角速度センサ７から取得した角速度になる。
なお、第２の実施形態では、ＳＷ１２の操作に依りユーザがカメラ１の動作モードとして調整モードを設定すると、自転オフセット算出部６Ａと基準値算出部６１の機能が停止し、その各々の出力がゼロとなる。その結果、減算部６２と減算部６３は、角速度センサ７から取得した角速度をそのまま後段へ出力することになり、一時記憶部６Ｂが一時的に保持する角速度は、角速度センサ７から取得した角速度になる。
【0076】
係数算出部６Ｃは、一時記憶部６Ｂが保持した角速度に基づいて補正係数を算出する。なお、係数算出部６Ｃは、カメラ１の動作モードとして調整モードが設定されている場合に限り、補正係数の算出を行う。補正係数の算出の詳細は、後述する。
【0077】
係数保持部６Ｄは、不揮発性のメモリであり、係数算出部６Ｃが算出した補正係数を保持する。なお、係数保持部６Ｄは、補正係数を一旦保持すると、その後、係数算出部６Ｃが補正係数を新たに算出しない限り、その補正係数を保持し続ける。
【0078】
乗算部６Ｅは、減算部６３の減算結果に対し、係数保持部６Ｄが保持した補正係数を乗算し、乗算部６４へ出力する。
これに伴い、乗算部６４は、乗算部６Ｅの乗算結果に対し、通信部６７が出力した焦点距離情報を乗算する。
図１１において、その他のぶれ補正マイコン６の機能構成は、第１の実施形態と同様である。
これに伴い、乗算部６４は、乗算部６Ｅの乗算結果に対し、通信部６７が出力した焦点距離情報を乗算する。
図１１において、その他のぶれ補正マイコン６の機能構成は、第１の実施形態と同様である。
【0079】
図１２は、カメラ１の調整の流れを示すフローチャートである。
このフローチャートは、カメラ１の調整機能に係る処理と回転装置１０１の処理を含む。カメラ１の調整は、ＳＷ１２の操作に依りユーザがカメラ１の動作モードとして調整モードを設定すると共に、カメラ１の調整対象とする回転軸に応じて、図１０Ａ又は図１０Ｂに示したとおりにカメラ１を回転装置１０１の回転部１０２に固定した上で、開始される。
このフローチャートは、カメラ１の調整機能に係る処理と回転装置１０１の処理を含む。カメラ１の調整は、ＳＷ１２の操作に依りユーザがカメラ１の動作モードとして調整モードを設定すると共に、カメラ１の調整対象とする回転軸に応じて、図１０Ａ又は図１０Ｂに示したとおりにカメラ１を回転装置１０１の回転部１０２に固定した上で、開始される。
【0080】
図１２において、カメラ１の調整が開始されると先ず、回転装置１０１は、所定の回転速度ω_calで回転部１０２のＣＷ方向の回転を開始する（Ｓ１）。
次に、カメラ１は、角速度センサ７から調整対象とする回転軸の角速度を取得し、一時記憶部６Ｂに保持する（Ｓ２）、という処理を１秒間繰り返す（Ｓ３がＮＯ）。
次に、カメラ１は、角速度センサ７から調整対象とする回転軸の角速度を取得し、一時記憶部６Ｂに保持する（Ｓ２）、という処理を１秒間繰り返す（Ｓ３がＮＯ）。
【0081】
そして、１秒が経過すると（Ｓ３がＹＥＳ）、カメラ１の係数算出部６Ｃは、一時記憶部６Ｂが保持した角速度を平均化してωave_cwを算出し（Ｓ４）、カメラ１は、一時記憶部６Ｂをクリアする。
【0082】
次に、回転装置１０１は、所定の回転速度ω_calで回転部１０２のＣＣＷ方向の回転を開始する（Ｓ５）。すなわち、回転装置１０１は、同じ回転速度で回転部１０２の回転方向を反転させる。
【0083】
次に、カメラ１は、角速度センサ７から調整対象とする回転軸の角速度を取得し、一時記憶部６Ｂに保持する（Ｓ６）、という処理を１秒間繰り返す（Ｓ７がＮＯ）。
そして、１秒が経過すると（Ｓ７がＹＥＳ）、カメラ１の係数算出部６Ｃは、一時記憶部６Ｂが保持した角速度を平均化してωave_ccwを算出し（Ｓ８）、カメラ１は、一時記憶部６Ｂをクリアする。
そして、１秒が経過すると（Ｓ７がＹＥＳ）、カメラ１の係数算出部６Ｃは、一時記憶部６Ｂが保持した角速度を平均化してωave_ccwを算出し（Ｓ８）、カメラ１は、一時記憶部６Ｂをクリアする。
【0084】
次に、カメラ１の係数算出部６Ｃは、下記式（５）を用いて、Ｓ４において算出したωave_cwとＳ８において算出したωave_ccwとから、検出角速度の絶対値ωabsを算出する（Ｓ９）。
ωabs ＝ （｜ωave_cw｜＋｜ωave_ccw｜）／２ 式（５）
すなわち、ωave_cwの絶対値とωave_ccwの絶対値の平均値をωabsとして算出する。
ωabs ＝ （｜ωave_cw｜＋｜ωave_ccw｜）／２ 式（５）
すなわち、ωave_cwの絶対値とωave_ccwの絶対値の平均値をωabsとして算出する。
【0085】
次に、カメラ１の係数算出部６Ｃは、下記式（６）を用いて、所定の回転速度ω_calと、Ｓ９において算出した検出角速度の絶対値ωabsとから、補正係数Ｋを算出する（Ｓ１０）。
Ｋ ＝ ωcal／ωabs 式（６)
Ｋ ＝ ωcal／ωabs 式（６)
【0086】
そして、Ｓ１０において算出した補正係数Ｋを係数保持部６Ｄが保持し、カメラ１の調整対象とする回転軸に対する調整が終了する。
その後、ＳＷ１２の操作に依りユーザがカメラ１の動作モードを調整モードから例えば撮影モードへ変更設定すると、カメラ１は、自転オフセット算出部６Ａと基準値算出部６１の機能停止を解除する。
その後、ＳＷ１２の操作に依りユーザがカメラ１の動作モードを調整モードから例えば撮影モードへ変更設定すると、カメラ１は、自転オフセット算出部６Ａと基準値算出部６１の機能停止を解除する。
【0087】
以上に述べてきた第２の実施形態に依れば、地球の自転に因る影響を除去して検出角速度の調整ができるので、検出角速度の精度が向上し、カメラ１の手ぶれ補正性能を高めることができる。
【0088】
なお、本実施形態において、例えば、角速度センサ７が、カメラ１のＲｏｌｌ方向の角速度も検出できる構成とした場合において、調整対象とする回転軸をカメラ１のＲｏｌｌ方向の回転軸とする場合の設置方法は、図１３に示したとおりになる。この場合は、図１３に示したとおりに、回転装置１０１が備える回転部１０２の回転軸１０３及びカメラ１の調整対象とするＲｏｌｌ方向の回転軸が緯線と平行になるという目的で設置される。
【0089】
ところで、角速度センサ７の検出結果に含まれる感度誤差として、他軸感度がある。
この他軸感度は、角速度センサ自身の検出軸の傾きや、実装傾きに因って生じる。図１２に示したカメラ１の調整では、Ｓ２及びＳ６において、調整対象とする回転軸以外の回転軸の角速度を読み出すことに依って検出することができる。
この他軸感度は、角速度センサ自身の検出軸の傾きや、実装傾きに因って生じる。図１２に示したカメラ１の調整では、Ｓ２及びＳ６において、調整対象とする回転軸以外の回転軸の角速度を読み出すことに依って検出することができる。
【0090】
Ｓ２及びＳ６において、他軸感度は、回転部の１０２回転に依り、地球の自転軸に対して傾きを生じる。従って、その傾きの回転量θcalで自転の影響を補正する必要がある。
例えば、カメラ１の垂直方向の軸が、重力方向と一致する状態から回転量θcal回転した場合の地球の自転の影響は、下記式（６）、（７）を用いて算出することができる。
Rot_v = Rotation ×ＳＩＮ（θlatitude＋θcal） 式（６)
Rot_h = Rotation ×ＣＯＳ（θlatitude＋θcal） 式（７)
例えば、カメラ１の垂直方向の軸が、重力方向と一致する状態から回転量θcal回転した場合の地球の自転の影響は、下記式（６）、（７）を用いて算出することができる。
Rot_v = Rotation ×ＳＩＮ（θlatitude＋θcal） 式（６)
Rot_h = Rotation ×ＣＯＳ（θlatitude＋θcal） 式（７)
【0091】
例えば、図１０Ａに示した、調整対象とする回転軸がカメラ１のＹａｗ方向の回転軸である場合、上記式（６）に依り算出されたRot_vはＰｉｔｃｈ方向が対応し、上記式（７）に依り算出されたRot_hはＲｏｌｌ方向が対応する。
【0092】
第１及び第２の実施形態では、ぶれ補正装置がカメラ１に備えられた構成であったが、ぶれ補正装置がカメラ以外の双眼鏡等の光学機器に備えられた構成としてもよい。この場合、ぶれ補正装置の補正対象は、カメラ１の揺れにより生じる像のぶれ（手ぶれ）に関するものに代わって、光学機器の揺れにより生じる像のぶれに関するものとなる。
【0093】
以上、本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせに依り、様々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素のいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0094】
１ カメラ
２ 光学系
３ 撮像素子
４ 駆動部
５ システムコントローラ
６ ぶれ補正マイコン
７ 角速度センサ
８ 加速度センサ
９ 方位センサ
１０ メモリ
１１ ＥＶＦ
１２ ＳＷ
１３ ＧＰＳ受信装置
１４ 通信部
６１ 基準値算出部
６２、６３ 減算部
６４ 乗算部
６５ 積算部
６６ 補正量算出部
６７ 通信部
６８ 方位検出部
６９ 姿勢判定部
６Ａ 自転オフセット算出部
６Ｂ 一時記憶部
６Ｃ 係数算出部
６Ｄ 係数保持部
６Ｅ 乗算部
６Ａ１ 垂直軸周りオフセット算出部
６Ａ２ 水平軸周りオフセット算出部
６Ａ３ 方位補正部
６Ａ４ セレクタ
１０１ 回転装置
１０２ 回転部
１０３ 回転軸
６１１ 減算部
６１２ 姿勢変動判定部
６１３ 平均値バッファ部
６１４ 基準値算出部
２ 光学系
３ 撮像素子
４ 駆動部
５ システムコントローラ
６ ぶれ補正マイコン
７ 角速度センサ
８ 加速度センサ
９ 方位センサ
１０ メモリ
１１ ＥＶＦ
１２ ＳＷ
１３ ＧＰＳ受信装置
１４ 通信部
６１ 基準値算出部
６２、６３ 減算部
６４ 乗算部
６５ 積算部
６６ 補正量算出部
６７ 通信部
６８ 方位検出部
６９ 姿勢判定部
６Ａ 自転オフセット算出部
６Ｂ 一時記憶部
６Ｃ 係数算出部
６Ｄ 係数保持部
６Ｅ 乗算部
６Ａ１ 垂直軸周りオフセット算出部
６Ａ２ 水平軸周りオフセット算出部
６Ａ３ 方位補正部
６Ａ４ セレクタ
１０１ 回転装置
１０２ 回転部
１０３ 回転軸
６１１ 減算部
６１２ 姿勢変動判定部
６１３ 平均値バッファ部
６１４ 基準値算出部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
