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技術 ブレ補正装置およびその制御方法、撮像装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 行徳崇
出願日 2016年9月7日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2016-174682
公開日 2018年3月15日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2018-042098
状態 特許登録済
技術分野 スタジオ装置 カメラレンズの調整
主要キーワード タイムラグ分 時間計測カウンタ シャッタ駆動用モータ 度数分布図 グラフ線 角変位データ 可動光学部材 画像ブレ補正
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図面 (17)

課題

流し撮りにおいて、撮影画面内で被写体をより正確に判定して画像ブレ補正する。

解決手段

撮像装置は、撮像素子により取得された連続する複数の画像から画像上の動きベクトルを検出する。制御部は、角速度センサにより検出される撮像装置の振れ方向から、撮像装置の流し撮り方向に対応する第1の方向(主パンニング方向)を決定する(S101)。決定された第1の方向にて、撮像画像内背景領域および被写体領域動き量が決定される(S102)。第1の方向にて被写体枠が抽出され(S103)、当該方向に対して直交する第2の方向での被写体領域の動き量を示す分布情報が生成される(S104)。第2の方向でも主被写体と判断される領域が検出された場合、第1および第2の方向にて被写体の画像ブレ補正が行われ(S106)、当該領域が検出されない場合、第1の方向のみで被写体の画像ブレ補正が行われる(S107)。

概要

背景

カメラによる流し撮り(動体を追いつつ通常よりも遅いシャッタ速度で撮影する手法)は、背景が流れ、被写体は静止している画像が得られるため、スピード感あふれ写真を撮ることができる。しかし、流し撮りでは長秒撮影を行うので、露光期間中に被写体の移動速度とカメラを動かす速度とを合わせることが難しく、熟練を要する撮影技術である。

流し撮りを簡単に実現する方法として、被写体の速度と、カメラを動かす速度との差分を検出し、速度の差分に相当するズレ量を、シフトレンズの移動によって補正する方法がある。

ここで、重要になるのが、被写体の角速度、すなわち撮影者が狙っている被写体の画像を止めるために撮影者が被写体に合わせてカメラのパンニングを行うべき方向や角速度を、より正確に求めることである。この算出に誤差が生じると、シフトレンズによる補正に誤差が発生し、その誤差分が画像のブレ残りとして撮像画像に表れてしまう。特許文献1に開示された技術では、映像信号により被写体の移動を検出し、さらに機械的振動センサを用いて手ブレによる振動を検出する。被写体の移動量と手ブレによる振動量から被写体の移動速度が算出される。

概要

流し撮りにおいて、撮影画面内で被写体をより正確に判定して画像ブレを補正する。撮像装置は、撮像素子により取得された連続する複数の画像から画像上の動きベクトルを検出する。制御部は、角速度センサにより検出される撮像装置の振れ方向から、撮像装置の流し撮り方向に対応する第1の方向(主パンニング方向)を決定する(S101)。決定された第1の方向にて、撮像画像内の背景領域および被写体領域動き量が決定される(S102)。第1の方向にて被写体枠が抽出され(S103)、当該方向に対して直交する第2の方向での被写体領域の動き量を示す分布情報が生成される(S104)。第2の方向でも主被写体と判断される領域が検出された場合、第1および第2の方向にて被写体の画像ブレ補正が行われ(S106)、当該領域が検出されない場合、第1の方向のみで被写体の画像ブレ補正が行われる(S107)。

目的

本発明の目的は、流し撮りにおいて、撮影画面内で被写体をより正確に判定して画像ブレを補正することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

補正手段により像ブレを補正するブレ補正装置であって、撮影時刻の異なる複数の画像を取得する取得手段と、画像の動き量を第1の検出手段から取得し、撮像装置振れ検出信号を第2の検出手段から取得して、画像内の被写体領域および背景領域の角速度を算出する算出手段と、前記算出手段から被写体領域の角速度を取得して、前記補正手段を制御することにより流し撮りの際に被写体画像の像ブレを補正する制御を行う制御手段と、を備え、前記算出手段は、前記第2の検出手段による検出信号から流し撮りの方向に対応する第1の方向を決定し、前記第1の方向にて前記被写体領域および背景領域の動き量から角速度を算出する処理と、前記第1の方向と直交する第2の方向にて前記被写体領域の動き量から角速度を算出する処理を行い、前記制御手段は、前記第1および第2の方向に対して被写体画像の像ブレを補正する第1の制御と、前記第1の方向に対して被写体画像の像ブレを補正する第2の制御とを切り替えることを特徴とするブレ補正装置。

請求項2

補正手段により像ブレを補正するブレ補正装置であって、撮影時刻の異なる複数の画像を取得する取得手段と、画像の動き量を第1の検出手段から取得し、撮像装置の振れの検出信号を第2の検出手段から取得して、画像内の被写体領域および背景領域の角速度を算出する算出手段と、前記算出手段から被写体領域の角速度を取得して、前記補正手段を制御することにより流し撮りの際に被写体画像の像ブレを補正する制御を行う制御手段と、を備え、前記算出手段は、前記第2の検出手段による検出信号から流し撮りの方向に対応する第1の方向を決定し、前記第1の方向と直交する第2の方向にて前記被写体領域の動き量から角速度を算出する処理を行い、前記制御手段は、前記第2の方向に対して被写体画像の像ブレを補正する第1の制御と、前記第2の方向に対して被写体画像の像ブレを補正しない第2の制御とを切り替えることを特徴とするブレ補正装置。

請求項3

前記制御手段は、前記第2の方向にて前記被写体領域の動き量の分布が予め定められた範囲内である場合に前記第1の制御を行い、前記動き量の分布が予め定められた範囲内でない場合に前記第2の制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のブレ補正装置。

請求項4

前記補正手段により、手ブレ補正の制御を行う手ブレ補正制御手段をさらに備え、前記手ブレ補正制御手段は、前記第2の制御にて前記第2の検出手段の検出信号を取得して前記補正手段を制御することにより、前記第2の方向での前記手ブレ補正の制御を行い、前記第1の制御にて前記第1および第2の方向での前記手ブレ補正の制御を行わないことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のブレ補正装置。

請求項5

前記第1の検出手段は、撮像画像内に配置された複数の動き量取得枠から動きベクトルを枠ごとに取得することで前記動き量を検出し、前記算出手段は、前記複数の動き量取得枠のうち、前記被写体領域に対応する動き量取得枠から動き量を取得し、前記第2の方向における前記被写体領域の角速度を算出する処理を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のブレ補正装置。

請求項6

前記第1の検出手段は、撮像画像内に配置された複数の動き量取得枠から動きベクトルを枠ごとに取得することで前記動き量を検出し、前記算出手段は、前記複数の動き量取得枠のうち、前記第1の方向にて前記背景領域に対応する背景枠を抽出し、当該背景枠とは異なる枠から前記第2の方向における動き量を取得して、前記被写体領域の角速度を算出する処理を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のブレ補正装置。

請求項7

前記算出手段は、前記第1の方向にて前記被写体領域および背景領域の動き量の分布を算出して前記被写体領域の動き量を決定することができなかった場合、前記第2の方向にて前記被写体領域および背景領域の動き量を算出する処理を行い、前記制御手段は、前記第2の方向にて前記被写体領域の動き量を決定することができた場合、前記第1の制御または第3の制御を行い、前記第2の方向にて前記被写体領域の動き量を決定することができなかった場合には前記第1および第2の制御を行わないことを特徴する請求項1に記載のブレ補正装置。

請求項8

前記制御手段は、前記第2の方向にて前記被写体領域の動き量を決定することができた場合、前記第1の方向にて前記被写体領域の動き量の分布を算出し、当該動き量の分布が予め定められた範囲内である場合に前記第1の制御を行い、当該動き量の分布が予め定められた範囲内でない場合には、前記第2の方向に対して被写体画像の像ブレを補正する前記第3の制御を行うことを特徴とする請求項7に記載のブレ補正装置。

請求項9

前記範囲は、焦点距離を含む撮影条件により変更されることを特徴とする請求項3または請求項8に記載のブレ補正装置。

請求項10

請求項1乃至9のいずれか1項に記載のブレ補正装置と、撮像手段を備える撮像装置。

請求項11

請求項4に記載のブレ補正装置と、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段への結像位置を変更する可動光学部材と、前記可動光学部材を移動させて手ブレ補正の制御を行う前記手ブレ補正制御手段を備え、前記手ブレ補正制御手段は、前記第2の検出手段の検出信号を取得して演算を行う演算部を有し、撮影方向を変更する操作が行われた場合に前記演算部の特性を変更する制御を行うことを特徴とする撮像装置。

請求項12

流し撮りを支援するモードを設定する設定手段と、前記設定手段により前記モードが設定された場合、前記手ブレ補正制御手段が前記第2の検出手段の検出信号から前記撮像装置の撮影方向を変更する操作が行われたかどうかを判定する際の閾値を変更する設定変更手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載の撮像装置。

請求項13

補正手段により像ブレを補正するブレ補正装置にて実行される制御方法であって、撮影時刻の異なる複数の画像を取得する工程と、算出手段が画像の動き量を第1の検出手段から取得し、撮像装置の振れの検出信号を第2の検出手段から取得して、画像内の被写体領域および背景領域の角速度を算出する工程と、制御手段が前記算出手段から被写体領域の角速度を取得して、前記補正手段を制御することにより流し撮りの際に被写体画像の像ブレを補正する制御を行う工程と、を有し、前記算出手段は、前記第2の検出手段による検出信号から流し撮りの方向に対応する第1の方向を決定し、前記第1の方向にて前記被写体領域および背景領域の動き量から角速度を算出する処理と、前記第1の方向と直交する第2の方向にて前記被写体領域の動き量から角速度を算出する処理を行い、前記制御手段は、前記第1および第2の方向に対して被写体画像の像ブレを補正する第1の制御と、前記第1の方向に対して被写体画像の像ブレを補正する第2の制御とを切り替えることを特徴とするブレ補正装置の制御方法。

請求項14

補正手段により像ブレを補正するブレ補正装置にて実行される制御方法であって、撮影時刻の異なる複数の画像を取得する工程と、算出手段が画像の動き量を第1の検出手段から取得し、撮像装置の振れの検出信号を第2の検出手段から取得して、画像内の被写体領域および背景領域の角速度を算出する工程と、制御手段が前記算出手段から被写体領域の角速度を取得して、前記補正手段を制御することにより流し撮りの際に被写体画像の像ブレを補正する制御を行う工程と、を有し、前記算出手段は、前記第2の検出手段による検出信号から流し撮りの方向に対応する第1の方向を決定し、前記第1の方向と直交する第2の方向にて前記被写体領域の動き量から角速度を算出する処理を行い、前記制御手段は、前記第2の方向に対して被写体画像の像ブレを補正する第1の制御と、前記第2の方向に対して被写体画像の像ブレを補正しない第2の制御とを切り替えることを特徴とするブレ補正装置の制御方法。

技術分野

0001

本発明は、流し撮りにおける動きベクトルを用いた被写体検出および画像ブレ補正処理に関する。

背景技術

0002

カメラによる流し撮り(動体を追いつつ通常よりも遅いシャッタ速度で撮影する手法)は、背景が流れ、被写体は静止している画像が得られるため、スピード感あふれ写真を撮ることができる。しかし、流し撮りでは長秒撮影を行うので、露光期間中に被写体の移動速度とカメラを動かす速度とを合わせることが難しく、熟練を要する撮影技術である。

0003

流し撮りを簡単に実現する方法として、被写体の速度と、カメラを動かす速度との差分を検出し、速度の差分に相当するズレ量を、シフトレンズの移動によって補正する方法がある。

0004

ここで、重要になるのが、被写体の角速度、すなわち撮影者が狙っている被写体の画像を止めるために撮影者が被写体に合わせてカメラのパンニングを行うべき方向や角速度を、より正確に求めることである。この算出に誤差が生じると、シフトレンズによる補正に誤差が発生し、その誤差分が画像のブレ残りとして撮像画像に表れてしまう。特許文献1に開示された技術では、映像信号により被写体の移動を検出し、さらに機械的振動センサを用いて手ブレによる振動を検出する。被写体の移動量と手ブレによる振動量から被写体の移動速度が算出される。

先行技術

0005

特許第3112472号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1に開示の従来技術では、流し撮りにおけるパンニング操作時に撮像画面内の水平方向および垂直方向にて主被写体を正確に判定することが難しい。主被写体(動体)の進行方向に対して、ユーザが角度を持ってパンニング操作を行った場合、被写体画像像ブレを抑制することが困難である(具体例については、図11図12を参照して後述する)。
本発明の目的は、流し撮りにおいて、撮影画面内で被写体をより正確に判定して画像ブレを補正することである。

課題を解決するための手段

0007

本発明の一実施形態のブレ補正装置は、補正手段により像ブレを補正するブレ補正装置であって、撮影時刻の異なる複数の画像を取得する取得手段と、画像の動き量を第1の検出手段から取得し、撮像装置振れ検出信号を第2の検出手段から取得して、画像内の被写体領域および背景領域の角速度を算出する算出手段と、前記算出手段から被写体領域の角速度を取得して、前記補正手段を制御することにより流し撮りの際に被写体画像の像ブレを補正する制御を行う制御手段と、を備える。前記算出手段は、前記第2の検出手段による検出信号から流し撮りの方向に対応する第1の方向を決定し、前記第1の方向にて前記被写体領域および背景領域の動き量から角速度を算出する処理と、前記第1の方向と直交する第2の方向にて前記被写体領域の動き量から角速度を算出する処理を行い、前記制御手段は、前記第1および第2の方向に対して被写体画像の像ブレを補正する第1の制御と、前記第1の方向に対して被写体画像の像ブレを補正する第2の制御とを切り替える。

発明の効果

0008

本発明のブレ補正装置によれば、流し撮りにおいて、撮影画面内で被写体をより正確に判定して画像ブレを補正することができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の実施例1にて被写体角速度の決定を説明するフローチャートである。
流し撮りの処理を説明するフローチャートである。
撮像装置の構成例を示す全体構成図である。
手ブレ補正制御部の構成図である。
パンニング制御を説明するフローチャートである。
流し撮り制御部の構成図である。
パンニング判定処理の説明図である。
被写体の動き量の取得処理を説明するフローチャートである。
テンプレート枠の配置例を示す模式図である。
動き量のヒストグラムを示す図である。
被写体の移動方向とパンニング方向とのズレを説明する図である。
パンニング方向と直交する方向の動き量のヒストグラムを示す図である。
検出された被写体枠と背景枠を説明する図である。
動き量のヒストグラムを例示する図である。
本発明の実施例2にて被写体角速度の決定を説明するフローチャートである。
図15に続く処理を説明するフローチャートである。

実施例

0010

本発明の好ましい実施の形態として、以下の各実施例を説明する。本明細書において、ユーザの流し撮りを支援する技術として、可動光学部材の移動により被写体の移動速度とパンニング速度との差を抑制する方法を、流し撮りアシストという。流し撮りアシストが設定されているモードを流し撮りアシストモードという。

0011

[実施例1]
以下、本発明の実施例1に係る画像ブレ補正を行う撮像装置について説明する。図3は、本実施例の撮像装置100の構成例を示すブロック図である。撮像装置100の一例としてレンズ一体型カメラを説明する。撮像装置100のレンズユニット101は、主撮像光学系102、焦点距離を変更可能なズームレンズ群103、および像ブレを補正する可動光学部材を備える。本実施例では、撮像装置100の振れによる光軸に対する像ブレを光学的に補正するための構成を示す。シフトレンズ群104は、光軸に対して垂直方向に移動することにより撮像素子への結像位置を変更し、像ブレを補正する補正レンズである。ズームエンコーダ105は、ズームレンズ群103の位置を検出する。位置センサ106はシフトレンズ群104の位置を検出する。

0012

ジャイロセンサなどを用いた角速度センサ107は撮像装置100の振れを検出し、振れ検出信号を出力する。アンプ108は角速度センサ107の出力を増幅して、制御部130に出力する。制御部130は、カメラ制御用マイクロコンピュータを備え、メモリに記憶されたプログラムに従って撮像装置100の各部の制御を統括する。ドライバ109はシフトレンズ群104を駆動するための駆動回路である。アンプ110はシフトレンズ群104の位置センサ106の出力を増幅して、制御部130に出力する。

0013

シャッタ111は撮像素子112の露光時間を調整する。撮像素子112はCMOS(相補型金属酸化膜半導体イメージセンサ等であり、レンズユニット101を通して被写体からの光を受光し、光電変換により電気信号を出力する。アナログ信号処理回路113は撮像素子112の出力信号を処理して、カメラ信号処理回路114に出力する。タイミングジェネレータ115は、撮像素子112やアナログ信号処理回路113の動作タイミングを設定する。操作部116は、電源スイッチ、レリーズスイッチ、流し撮りアシストモードの設定スイッチ等を備える。

0014

シャッタ駆動用モータ117はシャッタ111の駆動源であり、シャッタ動作時に当該モータはドライバ118からの信号により駆動される。メモリカード119は撮影後に記録処理を施された画像データが記録される記録媒体である。表示部120は、ユーザが撮影しようとしている画像のモニタ表示デバイスであり、撮影された画像等を表示する。例えば表示部120は液晶表示パネルを備え、撮影映像を連続して表示することでライブビュー表示を行う。

0015

姿勢検出部137は、重力方向に対する撮像装置100の姿勢を検出して、検出信号を制御部130に出力する。姿勢検出部137の検出信号に応じて、ユーザが撮像装置100を横に構えている(正位置)のか、または縦に構えている(縦位置)のかを判別可能である。姿勢検出部137には加速度センサ等を用いることができる。

0016

カメラ信号処理回路114は、動きベクトル検出部135と人検出部136を備える。動きベクトル検出部135は撮影時刻の異なる複数の撮像画像データ(以下、撮像画像とする)から画像の動きベクトルを検出する。人検出部136は撮像画像内の被写体(人物)の画像領域を検出する。

0017

図3では制御部130の主要な機能を、機能ブロックとして示す。手ブレ補正制御部131は角速度センサ107の検出信号に基づいて手ブレ補正制御を行う。流し撮り制御部132は流し撮りアシスト用の制御を行う。シャッタ制御部133はシャッタ111の駆動制御を行う。被写体角速度算出部134は被写体の角速度を算出する。なお制御部130は、その他にもレンズユニット101内のフォーカスレンズの駆動制御による焦点調節制御や、絞り制御等も行うが、図示の簡略化のため省略する。また、手ブレ補正制御では、例えば撮像装置100の横方向と縦方向といった、直交する2軸に関して検出および補正がそれぞれ行われるが、各方向について同じ構成であるため、1軸分のみ記載して説明する。

0018

操作部116が備える電源スイッチにより、撮像装置100の電源がON操作されると、その状態変化を制御部130が検出し、撮像装置100の各回路に電源が供給されて初期設定が行われる。流し撮りアシストモードが設定されていない通常モード時には、角速度センサ107が手ブレ等による撮像装置100の振れを検出する。手ブレ補正制御部131は角速度センサ107が検出した振れ検出信号に応じてシフトレンズ群104を駆動し、手ブレ補正動作が行われる。図4を参照して手ブレ補正機能に関して説明する。

0019

図4は手ブレ補正制御部131を中心とする構成例を示すブロック図である。図4にて図3と同じ構成要素については同じ符号を付すことにより、それらの詳細な説明を省略する。手ブレ補正制御部131は、A(アナログ)/D(デジタル変換器401を備え、振れ検出信号をデジタル信号に変換する。振れ検出信号は、角速度センサ107で検出されてアンプ108で増幅された信号として、A/D変換器401へ入力される。角速度センサ107の出力データに係るサンプリングは1〜10kHz程度で行われる。

0020

フィルタ演算部402はハイパスフィルタHPF)を備え、角速度センサ107の出力に含まれているオフセット成分を除去し、またカットオフ周波数を変更することでパンニング対策の処理を行う。フィルタ演算部402の出力は積分器403へ入力される。積分器403は、シフトレンズ群104の駆動目標データを生成するために、角速度データ角変位データに変換する。フィルタ演算部402と積分器403は、後述のパンニング制御部407により制御される。

0021

A/D変換器406は、位置センサ106によるシフトレンズ群104の位置検出信号をデジタルデータに変換する。位置センサ106の出力信号はアンプ110で増幅されてから、A/D変換器406へ入力される。加算器404は、積分器403の出力を正入力とし、A/D変換器406の出力を負入力として減算処理を行う。つまりシフトレンズ群104の駆動目標値から現在のシフトレンズ検出位置の値を減算することで、シフトレンズ群104の実際の駆動量データが算出される。PWM(パルス幅変調)出力部405は、加算器404により算出された駆動量データが入力され、当該データに応じたPWM信号を生成し、シフトレンズ群104の駆動用のドライバ109に出力する。これにより、シフトレンズ群104のフィードバック制御が実現される。

0022

パンニング制御部407はA/D変換器401の出力データを取得し、角速度データの示す状態に基づき、撮像装置100のパンニング操作が行われたかどうかを判定する。パンニング制御部407はパンニング操作が行われたことを判定した場合、フィルタ演算部402の特性を変更する制御を行う。具体的には、パンニング制御部407はフィルタ演算部402内のフィルタのカットオフ周波数を変更する制御を行うとともに、積分器403の出力調整を行う。図5を参照して、パンニング制御の一例について説明する。

0023

図5は、手ブレ補正制御部131によるパンニング制御を説明するフローチャートである。S501でパンニング制御部407は、A/D変換器401に取り込まれた角速度データの平均値(所定のサンプリング回数分の平均値)を所定値と比較する。所定値は判定用閾値であり、「α」と記す。パンニング制御部407は角速度データの平均値が所定の閾値より大きいか否かを判定する。角速度データの平均値が所定値αよりも大きい場合、S502の処理に進み、所定値α以下である場合にはパンニングが行われていないと判断され、S507へ移行する。

0024

S502においてパンニング制御部407は、角速度データの平均値をさらに所定値(βと記す)と比較する。所定値βの大きさ|β|は、所定値αの大きさ|α|よりも大きいものとする。パンニング制御部407は、角速度データの平均値が所定値βより大きく、速いパンニング操作が行われていると判断した場合、S503に処理を進める。また角速度データの平均値が所定値β以下である場合、パンニング制御部407は、ゆっくりとしたパンニング操作が行われていると判断し、S506へ移行する。

0025

S503でパンニング制御部407は、フィルタ演算部402内のHPFのカットオフ周波数を最大値に設定し、次のS504で手ブレ補正制御を強制的にOFFに設定する。S503の設定は、HPFのカットオフ周波数を高くすることでシフトレンズが徐々に停止するようにし、手ブレ補正制御をOFFしたときの違和感を無くすために実行される。また、速いパンニング時には手ブレの大きさに対してパンニングによるカメラ移動量が非常に大きくなる。このため、手ブレ補正制御をOFFすることで手ブレが残っても違和感は生じない。つまり、S504の設定を行わずに、パンニング時の振れを大きなブレとして補正する処理が行われた場合には、パンニング開始時には画像が停止する。その後にシフトレンズ群104が補正端(制御範囲限界位置)に到達した瞬間に突然、画像が大きく動いてしまうため、ユーザには非常に不自然な動きとして見えてしまうことになる。

0026

S505では、積分器403の出力を現在のデータから徐々に初期位置のデータに変更する処理が行われ、シフトレンズ群104が初期位置へ移動する。これは次に手ブレ補正動作を再開する場合に、シフトレンズ群104の位置が駆動範囲の初期位置にあることが望ましいためである。

0027

一方、S502からS506へ進んだ場合(S502でNo)、パンニング制御部407は角速度データの大きさに応じて、フィルタ演算部402内のHPFのカットオフ周波数を設定する。これは、ゆっくりとしたパンニングが行われている場合には手ブレの影響を完全に無視することができないからである。S506の処理は、パンニング時の画像の追従性を不自然にならない程度に保ちながら、手ブレ補正を行うために必要な処理である。

0028

また、S501からS507へ進んだ場合(S501でNo)、フィルタ演算部402内のHPFのカットオフ周波数が通常値に設定される。通常値とは、パンニング制御が行われない場合の、デフォルト設定値である。

0029

S506またはS507の処理後、S508の処理に進む。速いパンニングでないことが判断された場合に、S508でパンニング制御部407は手ブレ補正制御の強制OFF設定解除する。S505またはS508の処理を終えると、パンニング制御を終了する。図7を参照して、具体例を説明する。

0030

図7はパンニング時の横方向の角速度データと、所定値α(図5:S501)、所定値β(図5:S502)の関係を示したグラフである。グラフ線701は角速度データのサンプリング値プロットした、角速度データの時間変化を例示する。図7の例では、ユーザが撮像装置を右方向にパンニング操作した場合、正方向の出力となり、左方向にパンニング操作した場合、負方向の出力となる場合を示す。図7では、右方向の急激なパンニングの直後に、左右方向のゆっくりとしたパンニングが検出された例を示す。角速度データの初期値をゼロとする。

0031

図7からわかるように、パンニング中に角速度データが初期値から大きく外れる。このため、角速度データを積分してシフトレンズ群104の駆動目標値を算出した場合、DC(直流)的なオフセット成分により、積分器403の出力が非常に大きな値となり、制御不能状態になってしまう。そこでパンニング制御部407は、パンニングを検出した場合、フィルタ演算部402内のHPFのカットオフ周波数を高い値に変更することで、角速度データのDC成分をカットする。急激なパンニングの場合には積分器403の出力が過大となる可能性があるため、HPFのカットオフ周波数をさらに上げる設定が行われる。特に速いパンニングの場合には、パンニング速度による画像の動きが手ブレに対して非常に大きくなるため、パンニング方向に関して手ブレ補正機能をOFFとしても特に違和感は発生しない。

0032

以上のパンニング制御が行われることで、パンニング中に違和感のない撮像画像をユーザに提示できる。なお、チルティング制御についても、撮影方向の違いを除いてパンニング制御の場合と同様の制御が行われるので、その説明は省略する。

0033

図3の操作部116に含まれる操作スイッチにより、流し撮りアシストモードが設定されると、カメラ信号処理回路114内の動きベクトル検出部135により、撮影時刻の異なる複数の撮像画像に基づき、動きベクトルが検出される。流し撮りアシストモードの設定中には、撮像画像から検出された被写体の動きベクトルが出力され、制御部130は角速度センサ107が検出した角速度データとともに、動きベクトルデータを取得する。

0034

取得された角速度データは、撮像装置100の流し撮り速度に対応している。このため、角速度データと、主被写体の像面上の移動量とレンズユニット101の現在の焦点距離から算出される角速度の差分を算出すると、算出結果は撮像装置100に対する主被写体の角速度となる。被写体角速度算出部134は、モニタ用の画像を処理するタイミングで毎フレームでの主被写体の角速度を算出しており、算出した主被写体の角速度を流し撮り制御部132へ出力する。図6を用いて、流し撮りアシストモード時のシフトレンズ群104の駆動制御について説明する。

0035

図6は流し撮り制御部132を中心とする構成例を示すブロック図である。図6にて図3図4と同じ構成要素については同じ符号を付すことにより、それらの詳細な説明を省略する。カメラ情報取得部601は、流し撮りアシストモードの設定情報と、レリーズ情報を取得している。レリーズ情報とは、操作部116に含まれるレリーズボタンの操作に応じた状態を示す情報である。ユーザがレリーズボタンの半押し操作を行うと第1スイッチ(S1と記す)がオンし、レリーズボタンの全押し操作を行うと第2スイッチ(S2と記す)がオンする。角速度データ出力部602は所定のタイミングで角速度データのサンプリングを行い、被写体角速度算出部134へ出力する。

0036

被写体角速度決定部603は、被写体角速度算出部134が算出した主被写体の角速度を取得し、露光時の被写体角速度を決定する。加算器604は、角速度センサ107による角速度のデータをA/D変換器401から正入力として取得し、被写体角速度決定部603から露光時の被写体角速度のデータを負入力として取得する。加算器604は現在の角速度と、露光時の被写体角速度との差分を算出して積分器605に出力する。手ブレ補正制御部131内の積分器403を第1の積分器とし、流し撮り制御部132内の積分器605を第2の積分器とする。第2の積分器605は加算器604の出力を取得し、所定期間のみ積分動作を行う。第2の積分器605の出力は、正入力として、手ブレ補正制御部131内の加算器404に送られる。この場合、加算器404は積分器403および605の各出力を加算した結果から、A/D変換器406の出力を減算して、シフトレンズ群104の駆動量データを算出する。

0037

設定変更部606は、カメラ情報取得部601が取得したモード情報に応じてパンニング制御部407の設定を変更する。操作部116の操作により流し撮りアシストモードが設定されると、カメラ情報取得部601からモード情報が設定変更部606に通知される。設定変更部606は通知されたモード情報に従い、パンニング制御部407の設定変更を行う。ここで行われる設定変更は、急激なパンニング状態と判定しやすくするための変更である。具体的には、前述のパンニング判定用の所定値βおよびαが変更される。また、加算器604は角速度センサ107により検出された角速度と、主被写体の角速度との差分を計算し、第2の積分器605へ出力する。第2の積分器605は、カメラ情報取得部601で取得された露光期間中であることを示す信号により積分動作を開始する。露光期間を除いた、その他の期間では、第2の積分器605はシフトレンズ群104の位置が、その基準位置(例えば中央位置)となるときの値を出力する。ここで、露光期間以外の期間でシフトレンズ群104を、基準位置に配置する処理が行われる場合、露光期間の終了時に現在のシフトレンズ位置から基準位置までシフトレンズ群104が急峻に移動することになる。しかし、露光期間の終了直後は撮像素子112からの信号読み出しのため、表示部120の画面上では画像が消失している期間である。よって、シフトレンズ群104の急峻な移動による画像の動きは問題とはならない。

0038

流し撮りアシストモードの設定中に撮影者が流し撮りを行った場合、パンニング制御部407は直ちに反応して、速いパンニング状態に対するパンニング制御を行い、手ブレ補正動作が禁止される。シフトレンズ群104は、撮像装置100のパンニング時の角速度と被写体角速度との差分に対応した量で移動して、補正動作が行われる。つまり、流し撮りにおける、露光期間中の撮像装置のパンニング速度と被写体角速度との差分がシフトレンズ群104の移動によって相殺される結果として、流し撮りを成功に導くことができる。

0039

図2のフローチャートを参照して、流し撮りアシストモード時の撮影動作を説明する。S201で制御部130は、レリーズボタンが半押し操作されて第1スイッチS1がONしたかどうかを判定する。第1スイッチS1がONになった場合、S202の処理へ進み、OFFの場合にはS203へ移行する。
S202で制御部130は、内部の時間計測カウンタインクリメントを行い、S204へ処理を進める。またS203で制御部130は、時間計測カウンタのリセットを行った後、S201に処理を戻す。S204で制御部130は、主被写体の角速度がすでに算出されているかどうかを判定する。主被写体の角速度がすでに算出されている場合、S205に進み、主被写体の角速度が算出されていない場合にはS206へ移行する。

0040

S205で制御部130は、時間計測カウンタの計測した時間が所定時間(Tと記す)になっているかどうかを判定する。所定時間Tは判定用の閾値時間であり、予め定められているものとする。時間計測カウンタの計測した時間が閾値時間となり、所定時間Tが経過したと判定された場合、S206に進む。例えば、主被写体の角速度がまだ算出されていない場合や、主被写体の角速度が前回算出された時刻から所定時間Tが経過した場合にはS206の処理に進む。また所定時間Tが経過していないことが判定された場合には、S208の処理に進む。

0041

S206で制御部130は主被写体の角速度を算出する。所定時間Tが経過した時点で主被写体の角速度を算出し直す理由は、時間経過に伴って主被写体の速度が変化する可能性を考慮する必要があることによる。主被写体の角速度が算出されるたびに、当該角速度のデータは、流し撮り制御部132の被写体角速度決定部603へ通知される。次のS207では、被写体角速度算出部134から取得した過去における、所定数フレームでの被写体角速度から角加速度が算出される。被写体角速度決定部603はレリーズボタンの操作により第1スイッチS1がONになった時点から露光開始時点までのタイムラグ分を加味して、露光時の被写体角速度を算出して角速度値を決定する。次にS208へ移行する。

0042

S208で制御部130は、レリーズボタンが全押し操作されて第2スイッチS2がONしたかどうかを判定する。第2スイッチS2がONしたことが判定された場合、S209の処理に進み、第2スイッチS2がOFFである場合にはS201の処理に戻る。S209で露光が開始され、シャッタ制御部133はシャッタ制御を行う。S210では、流し撮り制御部132と手ブレ補正制御部131が連動してシフトレンズ群104の移動を制御し、被写体に対する画像ブレ補正を行う。S211で制御部130は露光が完了したかどうかを判断する。露光が完了した場合、S212に処理を進め、露光が未完了の場合には、S210の処理に戻る。

0043

S212で制御部130は、レリーズボタンが全押し操作されて第2スイッチS2がONしたかどうかを判定する。第2スイッチS2がONしたことが判定された場合、S209へ移行して次の撮影を開始する。S212で第2スイッチS2がOFFである場合にはS201へ戻る。

0044

次に図8を参照して、被写体の動き量の取得処理について説明する。図8は動きベクトル検出部135における処理例を示すフローチャートである。S801で動きベクトル検出部135は、初回の撮像画像データを取得する。1回目撮像動作が行われ、比較元初期画像)となる画像データが取得される。S802では、次の撮像前に、被写体の動きベクトルを取得するための枠(動き量取得枠)が設定される。撮像画像内に複数の動き量取得枠を配置した枠を、テンプレート枠という。テンプレート枠によって、動きベクトルを取得する際に複数の位置を指定することができる。テンプレート枠の位置は、画像の中心になるように配置される。図9の具体例で説明する。

0045

図9画角1001とテンプレート枠1002を例示する。図9に示すテンプレート枠1002は、動き量取得枠1002aが横方向に7つ、縦方向に5つ配置された7列×5行の枠である。なお撮像画像を逐次表示するライブビュー中には、テンプレート枠1002は画面上に表示されない。テンプレート枠における動き量取得枠1002aの個数および位置は任意に設定可能であり、オートフォーカス機能によりピントが合った位置等に設定してもよい。

0046

図8のS803で次の撮像動作が行われる。今回と前回の各撮像画像が比較され、テンプレート枠の配置にしたがって複数の位置での動きベクトルが検出される。S804では動きベクトル検出部135により、動きベクトルの検出結果を取得して、被写体角速度算出部134へ出力する。そしてS802へ処理を戻す。

0047

次に、被写体角速度算出部134は、S804で取得された被写体の動きベクトルから被写体の角速度を決定する。図1のフローチャートを参照して、被写体角速度算出について説明する。以下の処理は、動きベクトル検出部135から動きベクトルが取得されたときに開始される。

0048

S101で被写体角速度算出部134は、角速度センサ107により検出された角速度データから、パンニング操作に係る第1の方向(以下、主パンニング方向という)を決定する。ここで、角速度センサ107の出力については、撮影者が立位姿勢でカメラを正位置に構えた時の左右方向の出力をX方向出力とし、上下方向の出力をY方向出力と定義する。撮影者がカメラを縦位置に構えた時には、左右方向の出力がY方向出力となり、上下方向の出力がX方向出力となる。なお、カメラの姿勢情報は姿勢検出部137より取得される。主パンニング方向は、角速度の値がX方向とY方向とで、より大きい方の方向と定義する。X方向とY方向とで角速度の値が同じ大きさである場合には、X方向を主パンニング方向とする。

0049

S102では、取得された動きベクトルから主パンニング方向成分の動き量に関するヒストグラムが生成され、被写体領域と背景領域の動き量を決定する処理が実行される。図10に具体例を示す。図10に例示するヒストグラムにおいて、横軸は動き量を表わし、縦軸度数を表わす。検出される動き量については、撮影者が流し撮りをしようとしている主被写体に対応した動き量と、流れている背景に対応した動き量の2種類が含まれる。流し撮りが目的であるため、検出された動き量のうち、動き量の小さいデータが主被写体の動き量となる。この動き量は主被写体の像面上での動き量[単位:pixel]である。図10の例は第1群1101の動き量が相対的にゼロに近く、第2群1102の動き量は相対的にゼロから離れている。よって、第1群1101が主被写体領域に対応し、第2群1102が背景領域に対応すると判断される。主被写体領域と判断された第1群1101に関する平均値が動き量と決定される。

0050

ここで、図11および図12を参照して、被写体の移動方向と撮像装置のパンニング方向とのズレについて説明する。図11は、被写体の移動方向に対して、撮像装置のパンニング方向を例示する模式図である。被写体の移動方向に対してパンニング方向が平行でなく、角度を有する場合、被写体画像の像ブレを抑制することが困難となる。

0051

図12は、撮像画像から検出される動きベクトルの分布例を示す度数分布図である。図12(A)は撮影画面の水平方向(X方向)の動きベクトルの分布例として、被写体領域の動き量が2近辺にあり、背景領域の動き量が10近辺にある例を示す。この場合、流し撮りが目的であるため、動き量の大きい方が背景領域となる。つまり動き量10近辺で背景領域が特定され、動き量0近辺で被写体領域が特定される。

0052

図12(B)は撮影画面の垂直方向(Y方向)の動きベクトルの分布例を示す。被写体領域と背景領域の各動き量がいずれも0近辺であるため、動き量の差が小さく、背景領域と被写体領域を特定することが難しい。つまり、水平方向に関しては背景領域と被写体領域とを分離できるので、正確な被写体の角速度を算出することができる。他方、垂直方向に関しては背景領域と被写体領域との分離が困難であるため、正確な被写体の角速度を求めることができない。その結果、ブレ残りが発生して画像に表れる可能性がある。そこで、本実施例では主被写体領域をより正確に判定するために、以下の処理を実行する。

0053

図1のS103では、主パンニング方向成分で主被写体と判断された領域に対応する一群の動き量を出力した枠が、主被写体枠として抽出される。例えば、図9のようにテンプレート枠が配置された場合、図13に具体例を示す。枠1201は、主被写体と判断された領域に対応する一群の動き量を出力した被写体枠を示す。枠1202は、背景と判断された領域に対応する一群の動き量を出力した背景枠を示す。S103では被写体枠1201が抽出される。

0054

S104では、被写体枠の動き量から、主パンニング方向と直交する方向成分の動き量についてヒストグラムが生成される。主パンニング方向(第1の方向)に対して直交する方向は第2の方向であり、以下、単に直交方向ともいう。次のS105で被写体角速度算出部134は、S104で生成されたヒストグラムデータが、所定の範囲内に収まっているかどうかを判断する。S104で生成されたヒストグラムデータが、所定の範囲内に収まっている場合、主パンニング方向と直交する方向成分についても主被写体が検出できたと判断され、S106の処理に進む。また、S104で生成されたヒストグラムデータが、所定の範囲内に収まっていない場合、主パンニング方向と直交する方向成分には主被写体を検出できなかったと判断され、S107の処理に進む。図14を参照して具体例を説明する。図14では所定の範囲を、予め決められた固定の範囲として説明する。

0055

図14(A)は、ヒストグラムデータの平均値を中心として動き量の最大値と最小値との差が3[pixel]以内に集中した分布である場合を例示する。この場合、主パンニング方向と直交する方向成分にて主被写体が検出できたと判断され、一群の動き量の平均値が直交方向の主被写体の動き量として決定される。一方、図14(B)は、ヒストグラムデータの平均値を中心として動き量の最大値と最小値との差が3[pixel]以内に収まらず、分散した分布である場合を例示する。この場合、主パンニング方向と直交する方向成分にて主被写体が検出できなかったと判断される。

0056

他の実施形態では、主パンニング方向と直交する方向の主被写体の動き量の変化について、数秒間分のデータがメモリに記憶される。メモリに保持されている当該動き量の変化を加味した像ブレ補正を行うか、または当該動き量の変化を考慮しない手ブレ補正を行うかが判断される。その場合、S105でヒストグラムデータが所定の範囲内に収まっていて、かつ保持した主被写体の動き量の変化が少ないときにはS106の処理へ進む。また、動き量の変化が大きいか、またはヒストグラムデータが所定の範囲内に収まっていないと判断された場合にはS107の処理へ進む。なおS105に記載の、所定の範囲については固定の範囲とせず、焦点距離等の撮影条件によって変更される可変の範囲とすることも可能である。その際には、焦点距離と所定の範囲との関係を示すテーブルが、被写体角速度算出部134内のメモリに記憶されており、当該テーブルのデータを参照することで所定の範囲が変更される。

0057

図1のS106で被写体角速度算出部134は、主パンニング方向および直交方向の、両方向に対して被写体画像の像ブレ補正を行うため(図1では「流し撮りに設定」と記す)、両方向の動き量を焦点距離情報画素ピッチにより角速度へ変換する。角速度センサ107から取得した角速度を加味して算出された被写体の角速度は、流し撮り制御部132へ出力されて処理を終了する。

0058

図1のS107で被写体角速度算出部134は、主パンニング方向について被写体画像の像ブレ補正を行い、主パンニング方向と直交する方向については被写体画像の像ブレ補正を行わずに手ブレ補正制御(図1では「防振に設定」と記す)のみを行う。つまり、主パンニング方向においては動き量を焦点距離情報と画素ピッチにより角速度へ変換する処理が行われ、角速度センサ107から取得した角速度を加味して算出された被写体の角速度が流し撮り制御部132へ出力される。一方、主パンニング方向に対して直交する方向においては、角速度センサ107から取得した角速度が流し撮り制御部132へ出力されることで、手ブレ補正のみが行われる。あるいは、ユーザに対して手ブレ補正の処理のみを行うという通知がなされ、手ブレ補正の処理が実行される。S107の処理後、一連の処理を終了する。

0059

なお、図1のS105において、ヒストグラムの動き量としてゼロのみが存在する場合には、S106の処理へ進む。この場合、被写体角速度をゼロとし、主パンニング方向に対して直交する方向については被写体画像の像ブレ補正および手ブレ補正はいずれも行われないものとする。

0060

本実施例の撮像装置では、主パンニング方向を決定し、主パンニング方向で決定された被写体の枠位置に基づいて、主パンニング方向と直交する方向における被写体の移動量を算出する。当該移動量が所定の範囲内に収まっている場合に、被写体画像のブレ補正が行われる。これにより、主パンニング方向に対する直交方向の被写体領域と背景領域との分離ができないシーンにおいても、主パンニング方向に対する直交方向における被写体画像のブレ補正を行える。したがって、良好な画像ブレ補正が可能な撮像装置を提供することができる。

0061

本実施例では、流し撮りにおいて、撮影画面内の水平方向および垂直方向に対して被写体画像の像ブレを補正する第1の制御と、水平方向および垂直方向のうちの一方に対して被写体画像の像ブレを補正する第2の制御とを切り替える制御が行われる。言い換えると、流し撮りにおいて、流し撮りの方向と直交する方向に対して被写体画像の像ブレを補正する第1の制御と、流し撮りの方向と直交する方向に対して被写体画像の像ブレを補正しない第2の制御とを切り替える制御が行われる。撮像装置の撮影方向を変更するパンニング操作等が行われた場合に、動きベクトルの判定方法を切り替えて被写体をより正確に判定して、被写体画像の像ブレ補正を行うことができる。本実施例では、主パンニング方向での被写体枠を抽出し、当該被写体枠に対して直交方向の被写体領域の移動量を算出した。これに限らず、図1のS103で主パンニング方向での背景枠を抽出し、S104で背景枠を除く枠に対して直交する方向の移動量を算出してもよい。

0062

[実施例2]
次に、本発明の実施例2を説明する。本実施例において実施例1の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略し、主に相違点を説明する。
図15および図16は、本実施例における被写体角速度の算出処理を示すフローチャートである。以下の処理は、被写体角速度算出部134が動きベクトル検出部135から動きベクトルを取得した時点で開始する。

0063

S1301では、図1のS101と同様に角速度データから主パンニング方向が決定される。S1302では、図1のS102と同様に動きベクトルから主パンニング方向成分(X方向またはY方向)のヒストグラムが生成され、被写体領域および背景領域の動き量が決定される。

0064

S1303で被写体角速度算出部134は、被写体領域の動き量が決定できたかどうかを判定する。例えば、図12(A)に示すように角速度センサ107の出力を用いて、背景領域と被写体領域とが分離できた場合、S1304の処理へ進む。一方、図12(B)に示すように、背景領域と被写体領域との分離ができなかった場合には図16のS1309へ進む。S1304では、図1のS103と同様に主パンニング方向成分で主被写体と判断された領域に基づき、配置したテンプレート枠中の主被写体となる枠が抽出される。

0065

S1305では、図1のS104と同様に被写体枠の動き量から、主パンニング方向と直交する方向成分の動き量についてヒストグラムが生成される。S1306では、図1のS105と同様に、S1305で生成されたヒストグラムデータが所定の範囲内に収まっているか否かが判断される。当該ヒストグラムデータが所定の範囲内に収まっていると判断された場合、S1307の処理へ進み、収まっていないと判断された場合にはS1308の処理へ進む。

0066

S1307では、S106と同様に、主パンニング方向、および直交方向の両方向に対して被写体画像のブレ補正を行うために、両方向の動き量が、焦点距離情報と画素ピッチにより角速度へ変換される。角速度センサ107から取得した角速度を加味して算出された被写体の角速度は、流し撮り制御部132へ出力されて処理を終了する。

0067

S1308では、S107と同様に、主パンニング方向について被写体画像のブレ補正が行われ、主パンニング方向と直交する方向については被写体画像のブレ補正を行わずに手ブレ補正のみが行われる。つまり、主パンニング方向での動き量は、焦点距離情報と画素ピッチにより角速度へ変換され、角速度センサ107から取得した角速度を加味して算出された被写体の角速度は流し撮り制御部132へ出力される。一方、主パンニング方向と直交する方向については、角速度センサ107から取得した角速度が流し撮り制御部132へ出力されることで、手ブレ補正のみが行われる。あるいは、ユーザに対して手ブレ処理のみを行うという通知がなされ、手ブレ補正の処理が実行される。S1308の処理後、一連の処理を終了する。

0068

S1303で、主パンニング方向に関して背景領域と被写体領域とが分離できなかった場合、S1309では、取得した動きベクトルから主パンニング方向に対して直交する方向成分のヒストグラムが生成され、被写体と背景の動き量が決定される。S1310では、S1303と同様に背景領域と被写体領域との分離ができたかについて判定される。直交方向にて背景領域と被写体領域とを分離できた場合、S1311へ進み、分離できなかった場合にはS1316へ進む。

0069

S1311では、主パンニング方向と直交する方向成分に対して主被写体と判断された領域に基づき、配置したテンプレート枠中の主被写体となる枠が抽出される。S1312では、被写体枠の動き量から主パンニング方向成分の移動量についてヒストグラムが生成される。S1313では、ヒストグラムデータが所定の範囲内に収まっているか否かについて判断される。当該ヒストグラムデータが所定の範囲内に収まっていると判断された場合、S1314の処理へ進み、収まっていないと判断された場合にはS1315の処理へ進む。

0070

S1314では、主パンニング方向、および直交方向の両方向に対して被写体画像のブレ補正が行われる。またS1315では、主パンニング方向については被写体画像のブレ補正を行わず手ブレ補正のみ行われる。主パンニング方向と直交する方向については被写体画像のブレ補正が行われる。

0071

主パンニング方向および直交方向ともに、被写体領域と背景領域との分離ができなかった場合、S1310からS1316の処理へ進む。S1316では、主パンニング方向および直交方向の両方向に対して被写体画像のブレ補正は行わず、手ブレ補正のみ行われる。

0072

本実施例によれば、主パンニング方向で被写体が検出できなかった場合にも、主パンニング方向と直交する方向から主被写体の画像領域を検出する処理が行われる。直交方向にて主被写体に対応する領域が検出された場合、それを基準として主パンニング方向での被写体の動き量が算出されて、被写体画像のブレ補正が行われる。これにより、主パンニング方向で被写体と背景とが分離できないシーンにおいても、主パンニング方向と直交する方向の被写体画像のブレ補正を行うことができる。したがって、良好な画像ブレ補正が可能な撮像装置を提供することができる。

0073

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。

0074

100撮像装置
104シフトレンズ群
112撮像素子
116 操作部
130 制御部
131手ブレ補正制御部
132 流し撮り制御部
134被写体角度算出部
135動きベクトル検出部

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