抖動量檢測裝置、拍攝裝置和抖動量檢測方法
【專利摘要】即使在產(chǎn)生由于快門等可動部引起的沖擊的情況下也能夠檢測準(zhǔn)確的移動量。本發(fā)明的抖動量檢測裝置的特征在于，執(zhí)行以下處理：旋轉(zhuǎn)半徑計(jì)算處理，根據(jù)對加速度進(jìn)行時(shí)間積分而得到的速度變化和角速度來計(jì)算旋轉(zhuǎn)半徑；速度計(jì)算處理，從曝光開始起規(guī)定的時(shí)間中，根據(jù)角速度和在曝光開始以前計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)半徑來計(jì)算速度，在經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間后，對在規(guī)定的時(shí)間中計(jì)算出的速度累積加上加速度來計(jì)算速度；以及移動量計(jì)算處理，對通過速度計(jì)算處理計(jì)算出的速度進(jìn)行時(shí)間積分來計(jì)算移動量。
【專利說明】抖動量檢測裝置、拍攝裝置和抖動量檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對因手抖等產(chǎn)生的抖動量進(jìn)行檢測的抖動量檢測裝置以及搭載有抖動量檢測裝置的拍攝裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，搭載有手抖校正功能的拍攝裝置(照相機(jī))變得普遍，在不使用三腳架等而手持照相機(jī)進(jìn)行拍攝的手持拍攝中，即使不特別留意也能夠拍攝沒有圖像抖動的良好的圖像。
[0003]但是，手抖校正的性能尚未十分完善，尤其是在曝光時(shí)間較長的長時(shí)間曝光拍攝時(shí)，有時(shí)不能充分地校正手抖，拍攝裝置的手抖校正性能對拍攝圖像的質(zhì)量影響較大。尤其是，在進(jìn)行微距區(qū)域的長時(shí)間曝光拍攝時(shí)，當(dāng)前所使用的手抖校正功能往往不能得到足夠的性能。
[0004]手抖可分為因拍攝裝置的光軸的角度發(fā)生變化而產(chǎn)生的所謂角度抖動和因照相機(jī)主體在與光軸垂直的方向上移動而產(chǎn)生的所謂平移抖動。當(dāng)前所應(yīng)用的手抖校正功能大多停留于只對角度抖動進(jìn)行校正，沒有進(jìn)行平移抖動校正。該平移抖動在像倍率較低的情況下不是特別引人注意，隨著像倍率增高，平移抖動對拍攝圖像的質(zhì)量帶來的影響也變大。因此，在當(dāng)前所應(yīng)用的手抖校正功能中，如上述那樣，在微距區(qū)域不能得到足夠的性能。
[0005]作為解決上述問題的方法，在專利文獻(xiàn)1中，公開了如下的圖像抖動校正照相機(jī)，其具有:加速度檢測裝置，其檢測作用于照相機(jī)的三軸方向的加速度；角速度檢測裝置，其檢測作用于照相機(jī)的繞三軸的角速度；姿勢檢測單元，其根據(jù)三軸方向的加速度和繞三軸的角速度，運(yùn)算照相機(jī)坐標(biāo)系與靜止坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣；以及重力加速度成分運(yùn)算單元，其根據(jù)所述坐標(biāo)矩陣，運(yùn)算照相機(jī)坐標(biāo)系中的重力加速度成分，在該圖像抖動校正照相機(jī)中，從加速度檢測裝置的輸出中去除所述重力加速度成分，計(jì)算平移運(yùn)動的位置，校正驅(qū)動量運(yùn)算單元11根據(jù)這些值來計(jì)算圖像抖動量。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開平7-225405號公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]在專利文獻(xiàn)1的方法中，對從相對于照相機(jī)的攝像面是縱向以及橫向的加速度檢測結(jié)果中去除了重力加速度影響后的加速度進(jìn)行積分，來計(jì)算速度，并通過對該速度進(jìn)行積分來計(jì)算平移移動量。
[0011]另一方面，在具有快門和快返鏡等可動部的單反照相機(jī)中，可動部運(yùn)動時(shí)的沖擊成問題。一般來說，加速度傳感器對沖擊比較敏感，尤其在快門行進(jìn)時(shí)，由于沖擊的影響，而輸出與施加到照相機(jī)主體的加速度不同的檢測結(jié)果。因此，在直接對來自加速度傳感器的輸出進(jìn)行了積分的情況下，會計(jì)算出不同的速度，因此為了進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ枰獙蓜硬康臎_擊實(shí)施一些對策。
[0012]但是，在專利文獻(xiàn)1所記載的照相機(jī)中，關(guān)于此點(diǎn)未做任何公開。本申請的目的在于提供即使在產(chǎn)生上述那樣的可動部引起的沖擊的情況下，也能夠去除對抖動檢測結(jié)果的影響從而準(zhǔn)確地檢測移動量的抖動量檢測裝置、拍攝裝置和抖動量檢測方法。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]因此，本發(fā)明的抖動量檢測裝置的特征在于，具有:
[0015]角速度檢測部，其檢測與殼體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動相關(guān)的角速度；
[0016]加速度檢測部，其檢測施加到所述殼體的加速度；以及
[0017]計(jì)算部，其根據(jù)所述角速度和所述加速度來計(jì)算所述殼體的移動量，
[0018]所述計(jì)算部執(zhí)行如下處理:
[0019]旋轉(zhuǎn)半徑計(jì)算處理，根據(jù)對所述加速度進(jìn)行時(shí)間積分而得到的速度變化和所述角速度來計(jì)算旋轉(zhuǎn)半徑；
[0020]速度計(jì)算處理，從曝光開始起規(guī)定的時(shí)間中，根據(jù)所述角速度和在曝光開始以前計(jì)算出的所述旋轉(zhuǎn)半徑來計(jì)算速度，在經(jīng)過所述規(guī)定的時(shí)間后，對在所述規(guī)定的時(shí)間中計(jì)算出的所述速度累積加上所述加速度來計(jì)算所述速度；以及
[0021]移動量計(jì)算處理，對通過所述速度計(jì)算處理計(jì)算出的所述速度進(jìn)行時(shí)間積分來計(jì)算所述移動量。
[0022]并且本發(fā)明的拍攝裝置的特征在于，具有:
[0023]上述抖動量檢測裝置；
[0024]光學(xué)系統(tǒng)，其使來自被攝體的光成像為被攝體像；
[0025]攝像元件，其將由所述光學(xué)系統(tǒng)成像的被攝體像轉(zhuǎn)換為影像信號；以及
[0026]驅(qū)動部，其朝向抵消由所述抖動量檢測裝置計(jì)算出的所述移動量的方向，驅(qū)動所述光學(xué)系統(tǒng)和所述攝像元件中的至少一方。
[0027]并且本發(fā)明的抖動量檢測方法的特征在于，執(zhí)行以下處理:
[0028]檢測與殼體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動相關(guān)的角速度；
[0029]檢測施加到所述殼體的加速度；以及
[0030]計(jì)算處理，根據(jù)所述角速度和所述加速度來計(jì)算所述殼體的移動量，
[0031]所述計(jì)算處理包含:
[0032]旋轉(zhuǎn)半徑計(jì)算處理，根據(jù)對所述加速度進(jìn)行時(shí)間積分而得到的速度變化和所述角速度來計(jì)算旋轉(zhuǎn)半徑；
[0033]速度計(jì)算處理，從曝光開始起規(guī)定的時(shí)間中，根據(jù)所述角速度和在曝光開始以前計(jì)算出的所述旋轉(zhuǎn)半徑來計(jì)算速度，在經(jīng)過所述規(guī)定的時(shí)間后，對在所述規(guī)定的時(shí)間中計(jì)算出的所述速度累積加上所述加速度來計(jì)算所述速度；以及
[0034]移動量計(jì)算處理，對通過所述速度計(jì)算處理計(jì)算出的所述速度進(jìn)行時(shí)間積分來計(jì)算所述移動量。
[0035]發(fā)明的效果
[0036]根據(jù)本發(fā)明的抖動量檢測裝置、拍攝裝置和抖動量檢測方法，即使在產(chǎn)生由于快門等可動部引起的沖擊的情況下也能夠檢測準(zhǔn)確的移動量?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0037]圖1是說明本發(fā)明實(shí)施方式的拍攝裝置中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的種類的圖。
[0038]圖2是說明在本發(fā)明實(shí)施方式的拍攝裝置中產(chǎn)生偏航旋轉(zhuǎn)、俯仰旋轉(zhuǎn)、滾動旋轉(zhuǎn)時(shí)的向x、y、z方向的移動量的圖。
[0039]圖3是示出本發(fā)明實(shí)施方式的拍攝裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0040]圖4是示出本發(fā)明實(shí)施方式的抖動量校正微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0041]圖5是示出本發(fā)明實(shí)施方式的拍攝裝置的時(shí)序圖的圖。
[0042]圖6是示出本發(fā)明實(shí)施方式的焦面快門的原理的示意圖。
[0043]圖7是示出本發(fā)明實(shí)施方式的平移抖動校正部的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0044]圖8是示出本發(fā)明實(shí)施方式的平移移動量檢測控制的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1?圖8是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的圖，圖1是用于說明拍攝裝置中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的種類的立體圖。
[0046]首先，參照圖1，說明對拍攝裝置1 (拍攝裝置1只要是具有拍攝功能的裝置即可，廣泛包括數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)、帶照相機(jī)功能的移動電話等各種裝置，而以下作為代表適當(dāng)?shù)胤Q作照相機(jī)1等)設(shè)定的坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)方向。
[0047]照相機(jī)1具有將來自被攝體的光成像為被攝體像的光學(xué)系統(tǒng)2，將該光學(xué)系統(tǒng)2的光軸方向設(shè)為ζ方向。此處，設(shè)正的Ζ方向?yàn)閺恼障鄼C(jī)1朝向被攝體的方向。此外，在照相機(jī)1的標(biāo)準(zhǔn)姿勢(所謂橫向位置)中，將照相機(jī)1的水平方向設(shè)為X方向。此處，設(shè)正的X方向?yàn)閺谋粩z體側(cè)觀察照相機(jī)1的朝右方向(即，從拍攝者觀察照相機(jī)1的朝左方向)。此外，在照相機(jī)1的標(biāo)準(zhǔn)姿勢中，將照相機(jī)1的垂直方向設(shè)為Υ方向。此處，將正的Υ方向設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)姿勢中的朝上方向。
[0048]另外，在圖1中，為了防止坐標(biāo)系與照相機(jī)1重合而難以觀察，使坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置偏移而進(jìn)行了描繪，但是坐標(biāo)系的原點(diǎn)為攝像元件4 (參照圖3)的攝像面的中心，通常是攝像面與光學(xué)系統(tǒng)2的光軸交叉的點(diǎn)。該坐標(biāo)系是在照相機(jī)1中固定的坐標(biāo)系，如果照相機(jī)1移動或者旋轉(zhuǎn)，則坐標(biāo)系也相對于地球移動或者旋轉(zhuǎn)。此外，在該坐標(biāo)系中，X-Υ平面是與攝像面一致的面。
[0049]并且，在這樣的坐標(biāo)系中，繞Ζ軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為滾動，繞X軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為俯仰，繞Υ軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為偏航。并且，在以下說明中，例如，將從原點(diǎn)觀察ζ軸正向時(shí)繞Ζ軸的朝左旋轉(zhuǎn)設(shè)為滾動的正向旋轉(zhuǎn)，將從原點(diǎn)觀察X軸正向時(shí)繞X軸的朝左旋轉(zhuǎn)設(shè)為俯仰的正向旋轉(zhuǎn)，將從原點(diǎn)觀察Υ軸正向時(shí)繞Υ軸的朝右旋轉(zhuǎn)設(shè)為偏航的正向旋轉(zhuǎn)。
[0050]另外，上述坐標(biāo)軸的正負(fù)方向和旋轉(zhuǎn)方向的正負(fù)是取決于后述的角速度傳感器8和加速度傳感器9 (參照圖3等)的安裝方向的簡單記述，理論上不限于上述方式。
[0051]接下來，在上述坐標(biāo)系中，在旋轉(zhuǎn)中心位于原點(diǎn)(或者包括原點(diǎn)在內(nèi)，旋轉(zhuǎn)中心位于照相機(jī)1內(nèi))的情況下，主要帶來角度抖動，在旋轉(zhuǎn)中心位于照相機(jī)1外部的情況下，除了角度抖動外，還會帶來平移抖動。因此也可以將產(chǎn)生需要進(jìn)行抖動校正那樣的平移抖動的情況認(rèn)為是實(shí)質(zhì)上旋轉(zhuǎn)中心位于照相機(jī)1的外部時(shí)。[0052]首先，關(guān)于角度抖動，描述為繞原點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動即可。即，眾所周知，由于偏航方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，光軸左右擺動，在攝像元件4上成像的被攝體范圍左右移動，由于俯仰方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，光軸上下擺動，在攝像元件4上成像的被攝體范圍上下移動。此外,眾所周知,滾動方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動會帶來畫面的橫向位置或縱向位置、及其中間的傾斜位置的移動。
[0053]另一方面，關(guān)于平移抖動，如上所述，可以記述為旋轉(zhuǎn)中心位于照相機(jī)1外部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。圖2的(A)是示出拍攝裝置因偏航旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生X方向的移動量的情形的圖，圖2的(B)是示出拍攝裝置因俯仰旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生Y方向的移動量的情形的圖，圖2的(C)是示出拍攝裝置因滾動旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生X方向和Y方向的移動量的情形的圖。
[0054]如圖2的(A)所示，當(dāng)照相機(jī)1產(chǎn)生了偏航方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，會產(chǎn)生X方向的移動量，其中，所述偏航方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)中心Cyaw位于照相機(jī)1的外部且和原點(diǎn)的距離(旋轉(zhuǎn)半徑)為Ryaw的位置處。此外，如圖2的(B)所示，當(dāng)照相機(jī)1產(chǎn)生了俯仰方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，會產(chǎn)生Y方向的移動量，其中，所述俯仰方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)中心Cpitch位于照相機(jī)1的外部且和原點(diǎn)的距離(旋轉(zhuǎn)半徑)為Rpitch的位置處。并且，如圖2的(C)所示，當(dāng)照相機(jī)1產(chǎn)生了滾動方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，通常會產(chǎn)生包含朝X方向的移動量成分和朝Y方向的移動量成分在內(nèi)的移動量，其中，所述滾動方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)中心Croll位于照相機(jī)1的外部且和原點(diǎn)的距離(旋轉(zhuǎn)半徑)為Rroll的位置處。
[0055]并且，在角度抖動與平移抖動中，對于前者的角度抖動，可以適當(dāng)使用公知的技術(shù)，因此在本實(shí)施方式中，主要對后者的平移抖動進(jìn)行說明。
[0056]首先，圖3是示出拍攝裝置1的結(jié)構(gòu)的框圖。作為拍攝裝置的照相機(jī)1具有光學(xué)系統(tǒng)2、焦面快門3、攝像元件4、驅(qū)動部5、系統(tǒng)控制器6、抖動校正微型計(jì)算機(jī)7、角速度傳感器8a?8c、加速度傳感器9、釋放開關(guān)10、EVF (電子取景器)11和內(nèi)部閃存13。此外，在圖3中，還記載有存儲卡12，但存儲卡12例如可以構(gòu)成為相對于照相機(jī)1拆裝自如，因此，存儲卡12可以不是照相機(jī)1固有的結(jié)構(gòu)。
[0057]光學(xué)系統(tǒng)2使來自被攝體的光作為被攝體像在攝像元件4的攝像面上成像。
[0058]焦面快門3配置在攝像元件4的前面(光學(xué)系統(tǒng)2側(cè))，通過進(jìn)行開閉動作控制曝光時(shí)間。即，通過打開焦面快門3使攝像元件4成為曝光狀態(tài)，通過關(guān)閉焦面快門3使攝像元件4成為遮光狀態(tài)。
[0059]攝像元件4根據(jù)系統(tǒng)控制器6的指示，將在攝像面上成像的被攝體像轉(zhuǎn)換為電信號。該轉(zhuǎn)換后的電信號被系統(tǒng)控制器6作為影像信號讀出。
[0060]驅(qū)動部5支撐攝像元件4，使其能夠在攝像面內(nèi)平行的2維方向上移動，并根據(jù)來自抖動校正微型計(jì)算機(jī)7的指示，在圖1等所示的X方向和Y方向上驅(qū)動攝像元件4。
[0061]系統(tǒng)控制器6是綜合地進(jìn)行包含上述影像信號的讀出在內(nèi)的、與照相機(jī)1整體的功能有關(guān)的各種控制的控制部。如以下說明的那樣，系統(tǒng)控制器6還進(jìn)行如下控制:使抖動校正微型計(jì)算機(jī)7進(jìn)行抖動檢測，并使其根據(jù)抖動檢測結(jié)果進(jìn)行抖動校正。
[0062]角速度傳感器8 (本發(fā)明的“角速度檢測部”)是構(gòu)成為檢測施加到攝像裝置1的殼體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的角速度檢測部的傳感器，檢測每個單位時(shí)間的角度變化作為角速度，并輸出到抖動校正微型計(jì)算機(jī)7。角速度傳感器8構(gòu)成為包含:偏航角速度傳感器8a，其為檢測圖2的A所示那樣的繞Y軸(第2軸)的偏航旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的偏航角速度的偏航角速度檢測部(第2角速度檢測部);俯仰角速度傳感器8b，其為檢測圖2的B所示那樣的繞X軸(第1軸)的俯仰旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的俯仰角速度的俯仰角速度檢測部(第1角速度檢測部)；以及滾動角速度傳感器8c，其為檢測圖2的C所示那樣的繞Z軸(第3軸)的滾動旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的滾動角速度的滾動角速度檢測部(第3角速度檢測部)，所述角速度傳感器8檢測旋轉(zhuǎn)方向的3個自由度的角速度。
[0063]這些偏航角速度傳感器8a、俯仰角速度傳感器8b和滾動角速度傳感器8c例如使用相同設(shè)備型號的傳感器，而使安裝方向不同，由此檢測繞各軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0064]加速度傳感器9 (本發(fā)明的“加速度檢測部”)是至少檢測施加到拍攝裝置1的殼體的X軸方向的加速度(X加速度)和Y軸方向的加速度(Y加速度)的加速度檢測部，在本實(shí)施方式中，還采用了可檢測ζ軸方向的加速度(Z加速度)的傳感器。并且，加速度傳感器9將檢測出的朝各方向的加速度輸出到抖動校正微型計(jì)算機(jī)7。
[0065]抖動校正微型計(jì)算機(jī)7基于系統(tǒng)控制器6的指示，根據(jù)角速度傳感器8的輸出和加速度傳感器9的輸出，計(jì)算照相機(jī)1的抖動量。并且，抖動校正微型計(jì)算機(jī)7向驅(qū)動部5輸出如下指示:朝向與檢測出的抖動方向相反的方向驅(qū)動攝像元件4,驅(qū)動的量為檢測出的抖動量。由此，驅(qū)動部5驅(qū)動攝像元件4以抵消攝像面上的抖動，因此能夠抑制拍攝圖像中產(chǎn)生的抖動。另外，此處是驅(qū)動攝像元件4進(jìn)行了抖動校正，但是也可以代替該方式，或者在該方式之上，驅(qū)動光學(xué)系統(tǒng)2進(jìn)行抖動校正。
[0066]并且，將抖動校正微型計(jì)算機(jī)7、角速度傳感器8、加速度傳感器9包含在內(nèi)構(gòu)成抖動量檢測裝置，將該抖動量檢測裝置與驅(qū)動部5包含在內(nèi)構(gòu)成抖動校正裝置。
[0067]釋放開關(guān)10是與系統(tǒng)控制器6連接的例如2級式的按壓開關(guān)，通過第1級按壓(半按或者第1釋放)進(jìn)行AF或AE，通過第2級按壓(全按或者第2釋放)開始曝光。
[0068]EVF11是包含液晶面板等而構(gòu)成的顯示部，EVF11以用戶能夠視覺識別的方式，對從攝像元件4讀出且在系統(tǒng)控制器6等中被轉(zhuǎn)換為可顯示的形式的影像信號進(jìn)行顯示。
[0069]存儲卡12是記錄從攝像元件4讀出且在系統(tǒng)控制器6等中被轉(zhuǎn)換為可記錄的形式的影像信號的非易失性記錄介質(zhì)，如上所述，存儲卡12例如構(gòu)成為相對于照相機(jī)1拆裝自如。
[0070]內(nèi)部閃存13是記錄系統(tǒng)控制器6執(zhí)行的照相機(jī)1的控制程序以及在控制中使用的各種參數(shù)等的非易失性記錄介質(zhì)。
[0071]圖4是示出抖動校正微型計(jì)算機(jī)7的結(jié)構(gòu)的框圖。抖動校正微型計(jì)算機(jī)7具有CPU70、ADC (模擬 / 數(shù)字轉(zhuǎn)換器)71a ?71c、SIO (Serial Input/Output:串行輸入輸出)72a、72b和驅(qū)動器73。
[0072]ADC71a?71c將從角速度傳感器8a?8c輸入的模擬信號分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0073]S1072a、72b是CPU70通過串行接口與外部器件進(jìn)行通信的通信部，S1072a被用于CPU70讀出由加速度傳感器9檢測出的加速度值，S1072b被用于CPU70與系統(tǒng)控制器6進(jìn)行命令交換的通信。
[0074]驅(qū)動器73根據(jù)由CPU70計(jì)算出的校正量，輸出用于對驅(qū)動部5進(jìn)行驅(qū)動的信號。
[0075]CPU70具有加速度取得部702、角度抖動校正部703、平移抖動校正部704、通信部705以及加法部706作為由例如作為內(nèi)部程序的固件而構(gòu)成的功能(不過，也可以構(gòu)成為硬件)，CPU70根據(jù)角速度傳感器8和加速度傳感器9的檢測結(jié)果，計(jì)算角度抖動和平移抖動的校正量。[0076]加速度取得部702經(jīng)由S1072a，從加速度傳感器讀出獨(dú)立的3軸方向的加速度，并分解成圖2等所示的X軸、Y軸、Z軸各方向上的加速度信息。并且，加速度取得部702將所取得的X加速度、Y加速度輸出到平移抖動校正部704。
[0077]角度抖動校正部703根據(jù)偏航旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和俯仰旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，計(jì)算與角度變化相伴的抖動量(角度抖動)，而關(guān)于該角度抖動，可以適當(dāng)使用公知的技術(shù)，因此不再記述詳細(xì)情況。
[0078]平移抖動校正部704 (相當(dāng)于本發(fā)明的“計(jì)算部”)根據(jù)加速度和角速度，計(jì)算照相機(jī)1的平移移動量，將計(jì)算出的移動量轉(zhuǎn)換成攝像面上的被攝體像的抖動量，并作為校正量傳遞到驅(qū)動部5。
[0079]通信部705經(jīng)由S1072b與系統(tǒng)控制器6進(jìn)行通信。
[0080]加法部706將由角度抖動校正部703計(jì)算出的角度抖動量與由平移抖動校正部704計(jì)算出的平移抖動量相加，將總的抖動量輸出到驅(qū)動器73。
[0081]此外，為了對ADC71a~71c的輸出以及加速度取得部702輸出的X~Z各方向的加速度去除低頻成分，可以進(jìn)行高通處理或者零點(diǎn)校正處理。此處，關(guān)于待去除的低頻成分，例如舉出了 1Hz以下的頻率成分，但是不限于該頻帶。通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)到，基于手抖的頻率為1Hz~10Hz左右之間，由此，能夠去除由手抖以外的因素引起的傳感器的運(yùn)動(例如漂移等)所導(dǎo)致的經(jīng)時(shí)變化的成分。
[0082]并且，針對由加速度取得部702取得的與各方向相關(guān)的加速度，進(jìn)行與重力相關(guān)的校正，由此，能夠?qū)崿F(xiàn) 平移抖動校正部704中的抖動量計(jì)算的精度提高。
[0083]圖5是示出本發(fā)明實(shí)施方式的拍攝裝置的時(shí)序圖的圖。圖5的(a)、圖5的(b)分別是前簾控制信號和后簾控制信號，是控制焦面快門3的各簾的信號。前簾(后簾)在該前簾(后簾)控制信號處于高電平的狀態(tài)時(shí)，通過磁力被吸附。
[0084]圖5的(c)是加速度、且是加速度傳感器9的輸出，在時(shí)序圖中可看出焦面快門3的動作引起的沖擊噪聲。
[0085]圖5的(d)是角速度、且是角速度傳感器8的輸出，與加速度同樣，可看到焦面快門3的動作造成的影響。但是，受到的影響沒有加速度所受到的影響那么大。
[0086]圖5中的&至&示出了與通過焦面快門3的動作產(chǎn)生的沖擊相關(guān)的時(shí)刻。圖6中示出了焦面快門3的動作。焦面快門3構(gòu)成為具備光學(xué)開口 33，以及可移動的前簾31和后簾32。光學(xué)開口 33是形成在光學(xué)系統(tǒng)2與攝像元件4之間的開口，該光學(xué)開口 33在不被前簾31、后簾32遮蔽時(shí)使攝像元件4成為曝光狀態(tài)。
[0087]在時(shí)序圖中，&是大致相當(dāng)于拍攝開始指示的輸入時(shí)刻的時(shí)刻。該拍攝開始指示根據(jù)用戶對拍攝裝置1的釋放開關(guān)(釋放SW)的操作等而產(chǎn)生。此外，該h與焦面快門3的簾的吸附引起的沖擊開始的時(shí)刻大體一致。在A時(shí)，恰好是前簾31和后簾32從圖5的(a)的狀態(tài)移動到圖5的(b)的狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的沖擊。該前簾31和后簾32的移動通過使前簾31和后簾32移動的桿(未圖示)來進(jìn)行。t2是基于在吸附簾的桿退避時(shí)產(chǎn)生的沖擊的時(shí)刻。
[0088]在t3時(shí)，是前簾31關(guān)閉時(shí)、即前簾31從圖5的(b)的狀態(tài)移動到圖5的(c)的狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的沖擊。此外，從圖5的(c)可看出，〖3相當(dāng)于光學(xué)開口 33被釋放的曝光開始時(shí)刻。
[0089]t4示出了從t3起經(jīng)過了規(guī)定的時(shí)間tpl后、且前簾31的沖擊對加速度的影響收斂的時(shí)刻。沖擊的收斂時(shí)間根據(jù)焦面快門3的特性等、拍攝裝置2自身的特性、以及用戶對拍攝裝置2的保持狀態(tài)等各種條件而發(fā)生變化，但在本實(shí)施方式中，根據(jù)以各種條件假定的最長的收斂時(shí)間進(jìn)行設(shè)定?；蛘?，該規(guī)定的時(shí)間tpl還能夠采用根據(jù)加速度的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整的方式。具體而言，監(jiān)視加速度隨時(shí)間的變化，能夠通過設(shè)判斷為在t3產(chǎn)生的沖擊收斂的時(shí)刻為t4，來設(shè)為與所產(chǎn)生的沖擊對應(yīng)的時(shí)間長度的規(guī)定的時(shí)間tpl。
[0090]在t5時(shí)，是后簾32關(guān)閉時(shí)、即后簾31從圖5的(c)的狀態(tài)移動到圖5的(d)的狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的沖擊。此外，從圖5的(d)可看出，〖5相當(dāng)于光學(xué)開口 33被遮蔽的曝光結(jié)束時(shí)亥IJ。因此，t3~t5的期間是光學(xué)開口 33成為釋放狀態(tài)的曝光期間。
[0091]在本實(shí)施方式中，根據(jù)圖5的(c)所示的加速度、圖5的(d)所示的角速度，在tpi(t3~t4的期間)示出的曝光開始起的規(guī)定的時(shí)間中以及規(guī)定的時(shí)間之后的曝光期間中，計(jì)算速度和平移抖動量(本發(fā)明中的“移動量”)。在本實(shí)施方式中，在tpl的期間中，根據(jù)在h緊前面計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)半徑和角速度來計(jì)算速度。此外，在tp2的期間中，通過對使用tpl期間的方法計(jì)算出的t4時(shí)間點(diǎn)的速度累積加上加速度來計(jì)算速度。通過針對在各時(shí)間點(diǎn)計(jì)算出的速度進(jìn)行時(shí)間積分，計(jì)算平移抖動量。
[0092]這樣在本實(shí)施方式中，在曝光期間中，從快門等可動部引起的沖擊的影響較大的曝光開始起規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，使用在沖擊產(chǎn)生前(在本實(shí)施方式中h的緊前面)計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)半徑來計(jì)算速度，從而抑制了沖擊造成的影響。
[0093]另一方面，在經(jīng)過認(rèn)為沖擊收斂的規(guī)定的時(shí)間后(t4~t5)，通過隨時(shí)對t4時(shí)間點(diǎn)的初始速度累積加上加速度來計(jì)算速度。其理由是因?yàn)?，若長時(shí)間進(jìn)行利用加速度的累積相加的速度計(jì)算，則誤差增大，但如果是限于曝光期間的短時(shí)間，則伴隨累積而產(chǎn)生的誤差較少，從而能夠檢測比較準(zhǔn)確的速度變化。另一方面，在使用了旋轉(zhuǎn)半徑的速度計(jì)算中，為了計(jì)算準(zhǔn)確的旋轉(zhuǎn)半徑，對該計(jì)算的時(shí)刻進(jìn)行限定，限定為在滾動角速度為0時(shí)等。因此，在本實(shí)施方式中，在曝光期間中經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間后，通過對t4時(shí)間點(diǎn)的初始速度累積加上加速度，實(shí)現(xiàn)了速度計(jì)算的精度提高。
[0094]圖5的(e)是根據(jù)角速度、和在h緊前面計(jì)算出的半徑而計(jì)算出的速度，是用于在期間tpl中計(jì)算平移抖動量的值。
[0095]圖5的(f)是在期間tp2中對加速度進(jìn)行積分而計(jì)算出的速度變化。通過將該速度變化與t4時(shí)間點(diǎn)的基于旋轉(zhuǎn)半徑的速度相加，在期間tp2內(nèi)計(jì)算用于計(jì)算平移抖動量的速度。
[0096]圖5的(g)示出了將圖5的(e)和圖5的(f)進(jìn)行相加后的值。該值是為了在曝光期間(t3~t5)中計(jì)算平移抖動量而使用的速度。
[0097]圖5的(h)是將圖5的(g)所示出的速度進(jìn)行時(shí)間積分后的值，是相當(dāng)于平移抖動
量的值。
[0098]如以上所說明的那樣，到拍攝開始的緊前面為止(h的緊前面)計(jì)算旋轉(zhuǎn)半徑，在從曝光開始時(shí)刻(t3)起的存在快門沖擊的影響的期間(t3~t4)內(nèi)，根據(jù)比較難以受到?jīng)_擊的影響的角速度的檢測結(jié)果來計(jì)算平移抖動量，在沖擊的影響收斂后(t4~t5)，根據(jù)加速度的值計(jì)算平移抖動量。
[0099]由此，能夠抑制基于旋轉(zhuǎn)半徑的校正期間，能夠抑制旋轉(zhuǎn)半徑的變化造成的影響。此外，隨時(shí)將加速度與在沖擊收斂緊前面根據(jù)旋轉(zhuǎn)半徑計(jì)算出的速度進(jìn)行累積相加，因此不會產(chǎn)生由于長時(shí)間積分而引起的誤差的蓄積，還能夠避免快門的沖擊。
[0100]圖7中示出了表示平移抖動校正部704的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的框圖。此處示出了檢測相對于攝像面的X方向平移抖動量的結(jié)構(gòu)，但關(guān)于Y方向的檢測，也能夠同樣地構(gòu)成。用于Y方向檢測的結(jié)構(gòu)的不同之處僅在于，輸入信號不是偏航角速度而是俯仰角速度，不是X加速度而是Y加速度。除此以外的結(jié)構(gòu)相同，因此省略此處的說明和圖。
[0101]平移抖動校正部704由以下部件構(gòu)成:積分部7041a~c、旋轉(zhuǎn)半徑計(jì)算部7042、速度計(jì)算部7043、加法部7044、乘法部7045和期間控制部7046。
[0102]積分部7041a對所輸入的加速度(X加速度)進(jìn)行時(shí)間積分，計(jì)算用于計(jì)算旋轉(zhuǎn)半徑的速度。 [0103]積分部7041b也對所輸入的加速度(X加速度)進(jìn)行時(shí)間積分，但此處的積分是對由期間控制部7046檢測出的積分期間的加速度進(jìn)行積分。即，在用圖5的(f)所說明的期間tp2中對加速度進(jìn)行時(shí)間積分。
[0104]積分部7041c對計(jì)算出的攝像面上的平移速度進(jìn)行積分來計(jì)算X方向平移抖動量。其是平移抖動校正部704的輸出，是與圖5的(h)相當(dāng)?shù)闹怠７e分部7041c與本發(fā)明的移動量計(jì)算處理相當(dāng)。
[0105]旋轉(zhuǎn)半徑計(jì)算部7042執(zhí)行根據(jù)所輸入的角速度(偏航角速度、滾動角速度)、和由積分部7041a計(jì)算出的速度來計(jì)算旋轉(zhuǎn)半徑的旋轉(zhuǎn)半徑計(jì)算處理。此處，計(jì)算偏航方向的旋轉(zhuǎn)半徑和滾動方向的旋轉(zhuǎn)半徑。其理由是，如在圖2的(A)、(C)中說明的那樣，對X方向的影響包括偏航方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、和滾動方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的影響。另外，關(guān)于Y方向的旋轉(zhuǎn)半徑，根據(jù)圖2的(B)、(C)所示的俯仰、和滾動的關(guān)系來求出。
[0106]具體而言，當(dāng)設(shè)X方向的速度為Vx、偏航方向的旋轉(zhuǎn)半徑(偏航半徑)為Ryaw、偏航角速度為ω胃、與滾動方向的旋轉(zhuǎn)半徑影射到Ζ-X平面上的射影半徑相當(dāng)?shù)摩鼎L動半徑為RMllx、滾動角速度為ωΜ?1時(shí)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)半徑和角速度，以下的關(guān)系成立。
[01 07]
【權(quán)利要求】
1.一種抖動量檢測裝置，其特征在于，具有:角速度檢測部，其檢測與殼體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動相關(guān)的角速度；加速度檢測部，其檢測施加到所述殼體的加速度；以及計(jì)算部，其根據(jù)所述角速度和所述加速度來計(jì)算所述殼體的移動量，所述計(jì)算部執(zhí)行如下處理:旋轉(zhuǎn)半徑計(jì)算處理，根據(jù)所述角速度和對所述加速度進(jìn)行時(shí)間積分而得到的速度變化來計(jì)算旋轉(zhuǎn)半徑；速度計(jì)算處理，從曝光開始起的規(guī)定的時(shí)間中，根據(jù)所述角速度和在所述曝光開始以前計(jì)算出的所述旋轉(zhuǎn)半徑來計(jì)算速度，在經(jīng)過所述規(guī)定的時(shí)間后，對在所述規(guī)定的時(shí)間中計(jì)算出的所述速度累積加上所述加速度來計(jì)算所述速度；以及移動量計(jì)算處理，對通過所述速度計(jì)算處理計(jì)算出的所述速度進(jìn)行時(shí)間積分來計(jì)算所述移動量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抖動量檢測裝置，其特征在于，在所述速度計(jì)算處理中使用的所述旋轉(zhuǎn)半徑是在由根據(jù)拍攝開始指示而進(jìn)行動作的可動部引起的沖擊產(chǎn)生之前，通過所述旋轉(zhuǎn)半徑計(jì)算處理計(jì)算出的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抖動量檢測裝置，其特征在于，所述速度計(jì)算部根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)半徑、繞與作為移動量的檢測對象方向的第1軸向垂直的第2軸的角速度、和繞與所述第1軸以及所述第2軸垂直的第3軸的角速度，計(jì)算所述第1軸向的所述速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任意一項(xiàng)所述的抖動量檢測裝置，其特征在于，所述速度計(jì)算部根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)半徑、繞與作為移動量的檢測對象方向的第2軸向垂直的第1軸的角速度、和繞與所述第1軸以及所述第2軸垂直的第3軸的角速度，計(jì)算所述第2軸向的所述速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中的任意一項(xiàng)所述的抖動量檢測裝置，其特征在于，所述規(guī)定的時(shí)間根據(jù)由所述加速度檢測部檢測出的所述加速度而進(jìn)行調(diào)整。
6.一種拍攝裝置，其特征在于，具有:權(quán)利要求1~5中的任意一項(xiàng)所述的抖動量檢測裝置；光學(xué)系統(tǒng)，其使來自被攝體的光成像為被攝體像；攝像元件，其將由所述光學(xué)系統(tǒng)成像的被攝體像轉(zhuǎn)換為影像信號；以及驅(qū)動部，其朝向抵消由所述抖動量檢測裝置計(jì)算出的所述移動量的方向，驅(qū)動所述光學(xué)系統(tǒng)和所述攝像元件中的至少一方。
7.一種抖動量檢測方法，其特征在于，執(zhí)行以下處理:檢測與殼體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動相關(guān)的角速度；檢測施加到所述殼體的加速度；以及計(jì)算處理，根據(jù)所述角速度和所述加速度來計(jì)算所述殼體的移動量，所述計(jì)算處理包 含:旋轉(zhuǎn)半徑計(jì)算處理，根據(jù)所述角速度和對所述加速度進(jìn)行時(shí)間積分而得到的速度變化來計(jì)算旋轉(zhuǎn)半徑；速度計(jì)算處理，從曝光開始起的規(guī)定的時(shí)間中，根據(jù)所述角速度和在曝光開始以前計(jì)算出的所述旋轉(zhuǎn)半徑來計(jì)算速度，在經(jīng)過所述規(guī)定的時(shí)間后，對在所述規(guī)定的時(shí)間中計(jì)算出的所述速度累積加上所述加速度來計(jì)算所述速度；以及移動量計(jì)算處理，對通過所述速度計(jì)算處理計(jì)算出的所述速度進(jìn)行時(shí)間積分來計(jì)算所述移動量。`
【文檔編號】H04N5/232GK103718097SQ201380002516
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】土屋仁司, 竹內(nèi)壽, 田中潔, 小俁芳信 申請人:奧林巴斯株式會社