JP2010191236A - 動き検出装置とこれを有する撮像装置、交換レンズ、カメラシステム、カメラ本体 - Google Patents

Abstract

【課題】直流成分除去の精度と撮影者が意図的に行うパンニングや流し撮りなどの構図変更後の収束特性を両立できる。
【解決手段】自身の動きに応じた振幅及び周波数を有する検出信号を出力する動き検出手段１００と、前記検出信号の高周波数成分を除去するロー・パス・フィルター３０７と、前記検出信号から前記ロー・パス・フィルター３０７の出力を減算する減算器と、前記検出信号に基づいて手ぶれ以外の動きの開始及び終了を示す報知信号を生成する報知信号生成部２０５と、前記報知信号に基づいて、前記手ぶれ以外の動きの開始から終了までの期間は、前記ロー・パス・フィルター３０７の出力を所定の値に固定し、前記手ぶれ以外の動きの終了以降は、前記ロー・パス・フィルター３０７の出力を解放するとともに、前記ロー・パス・フィルター３０７のカットオフ周波数を高周波数から低周波数へ段階的に変更する制御部３０６と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮影者の手ぶれを検出する動き検出装置とこれを有する撮像装置、交換レンズ、カメラシステムに関し、特には、直流成分除去の精度と収束特性を両立した動き検出装置とこれを有する撮像装置、交換レンズ、カメラシステム、カメラ本体、カメラ本体に関するものである。

撮像装置の動きとして、撮影者の意図しない手ぶれと撮影者が意図的に行うパンニングや流し撮りなどの構図変更の動きがある。撮影者の意図しない手ぶれを検出する手ぶれ検出装置とこれを有する撮像装置が実用化されている。しかし、従来の手ぶれ検出装置とこれを有する撮像装置では、撮影者が意図的に行うパンニングや流し撮りなどの構図変更においても、これらを撮影者の意図しない手ぶれとして取り扱うので、撮影者に違和感を覚えさせることがあった。

この問題を解決した手ぶれ検出装置とこれを有する撮像装置が、特許文献１に開示されている。特許文献１によれば、動き検出信号の直流成分を抽出する手段と直流成分の過去の履歴を保存するメモリを有し、動き検出信号と直流成分の差分から構図変更の開始と終了を判定する。構図変更の終了時には、構図変更の開始時の直流成分を使用することで、構図変更の終了直後であっても高精度な手ぶれ検出を行うことができる。
特開２００２−９９０１３号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、動き検出信号の直流成分を抽出する手段と直流成分の過去の履歴を保存するメモリが必要である。本発明は、前記課題を解決し、直流成分除去の精度と撮影者が意図的に行うパンニングや流し撮りなどの構図変更後の収束特性を両立できるとともに、動き検出信号の直流成分を抽出する手段と直流成分の過去の履歴を保存するメモリも不要な手ぶれ検出装置とこれを有する撮像装置、交換レンズ、カメラシステム、カメラ本体を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の動き検出装置は、自身の動きに応じた振幅及び周波数を有する検出信号を出力する動き検出手段と、前記検出信号の高周波数成分を除去するロー・パス・フィルターと、前記検出信号から前記ロー・パス・フィルターの出力を減算する減算器と、前記検出信号に基づいて手ぶれ以外の動きの開始及び終了を示す報知信号を生成する報知信号生成部と、前記報知信号に基づいて、前記手ぶれ以外の動きの開始から終了までの期間は、前記ロー・パス・フィルターの出力を所定の値に固定し、前記手ぶれ以外の動きの終了以降は、前記ロー・パス・フィルターの出力を解放するとともに、前記ロー・パス・フィルターのカットオフ周波数を高周波数から低周波数へ段階的に変更する制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の動き検出装置は、自身の動きに応じた振幅及び周波数を有する検出信号を出力する動き検出手段と、前記検出信号の高周波数成分を除去する第１のロー・パス・フィルターと、前記検出信号の高周波数成分を除去する第２のロー・パス・フィルターと、前記検出信号から前記第1のロー・パス・フィルターの出力を減算する減算器と、前記第２のロー・パス・フィルターの出力と前記第１のロー・パス・フィルターの出力の差分が所定値よりも大きくなると、前記第１のロー・パス・フィルターのカットオフ周波数を高周波数から低周波数へ段階的に変更する制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の動き検出装置は、自身の動きに応じた振幅及び周波数を有する検出信号を出力する動き検出手段と、前記検出信号の高周波数成分を除去するロー・パス・フィルターと、前記検出信号から前記ロー・パス・フィルターの出力を減算する減算器と、自身の電源投入時及び／または初期化時に、前記ロー・パス・フィルターのカットオフ周波数を高周波数から低周波数へ段階的に変更する制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、前記いずれかの動き検出装置、を有する、ことを特徴とする。本発明の交換レンズは、前記いずれかの動き検出装置、を有する、ことを特徴とする。

また、本発明のカメラシステムは、自身の動きに応じた振幅及び周波数を有する検出信号を出力する動き検出手段と、第一の通信手段と、を有する交換レンズと、前記第一の通信手段と接続される第二の通信手段と、前記第二の通信手段と前記第一の通信手段を経由して前記検出信号を取得する動き取得手段と、前記動き取得手段が取得した前記検出信号の高周波数成分を除去するロー・パス・フィルターと、前記動き取得手段が取得した前記検出信号から前記ロー・パス・フィルターの出力を減算する減算器と、前記動き取得手段が取得した前記検出信号に基づいて手ぶれ以外の変化の開始と終了を報知する報知信号を生成する開始終了報知手段と、前記報知信号に基づいて、前記手ぶれ以外の動きの開始から終了までの期間は、前記ロー・パス・フィルターの出力を所定の値に固定し、前記手ぶれ以外の動きの終了以降は、前記ロー・パス・フィルターの出力を解放するとともに、前記ロー・パス・フィルターのカットオフ周波数を高周波数から低周波数へ段階的に変更する制御部を有するカメラ本体により構成される。

また、本発明のカメラシステムは、自身の動きに応じた振幅及び周波数を有する検出信号を出力する動き検出手段と、第一の通信手段と、を有する交換レンズと、前記第一の通信手段と接続される第二の通信手段と、前記第二の通信手段と前記第一の通信手段を経由して前記検出信号を取得する動き取得手段と、前記動き取得手段が取得した前記検出信号の高周波数成分を除去する第１のロー・パス・フィルターと、前記動き取得手段が取得した前記検出信号の高周波数成分を除去する第２のロー・パス・フィルターと、前記動き取得手段が取得した前記検出信号から前記ロー・パス・フィルターの出力を減算する減算器と、前記第２のロー・パス・フィルターの出力と前記第１のロー・パス・フィルターの出力の差分が所定値よりも大きくなると、前記第１のロー・パス・フィルターのカットオフ周波数を高周波数から低周波数へ段階的に変更する制御部を有するカメラ本体により構成される。

また、本発明のカメラシステムは、自身の動きに応じた振幅及び周波数を有する検出信号を出力する動き検出手段と、第一の通信手段と、を有する交換レンズと、前記第一の通信手段と接続される第二の通信手段と、前記第二の通信手段と前記第一の通信手段を経由して前記検出信号を取得する動き取得手段と、前記動き取得手段が取得した前記検出信号の高周波数成分を除去するロー・パス・フィルターと、前記動き取得手段が取得した前記検出信号から前記ロー・パス・フィルターの出力を減算する減算器と、自身の電源投入時及び／または初期化時に、前記ロー・パス・フィルターのカットオフ周波数を高周波数から低周波数へ段階的に変更する制御部を有するカメラ本体により構成される。

また、本発明のカメラ本体は、前記いずれかのカメラシステムに使用可能なカメラ本体である。

以上のように、本発明によれば、検出信号ｂからカットオフ周波数の低いロー・パス・フィルターの出力を減算することによって直流成分を除去する構成としながら、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行なっている期間はロー・パス・フィルターの出力をホールドし、その後ロー・パス・フィルターのカットオフ周波数を高周波数から低周波数に段階的に変更するので、直流成分除去の精度と収束特性を両立できる。また、動き検出信号の直流成分を抽出する手段と直流成分の過去の履歴を保存するメモリも不要となるという効果を奏する。

（実施の形態）
（１ 動き検出手段）
図１は、本発明の実施例である動き検出装置の構成を示すブロック図である。本発明の動き検出手段の一例であるジャイロ１００は、撮像装置の動きを検出して動き検出信号ａを出力する。ジャイロ１００が撮像装置のヨー方向の動きとピッチ方向の動きを検出し、それらを混合して動き検出信号ａを出力する場合は、図１のブロック図は一系統でよい。ジャイロ１００が撮像装置のヨー方向の動きまたはピッチ方向の動きのいずれか一方のみを検出して動き検出信号ａを出力する場合は、図１のブロック図は二系統必要になる。

ジャイロ１００が出力する動き検出信号ａは、アナログ信号処理ＬＳＩ内２００内のＨＰＦ２０１とＢＰＦ２０５に送られる。
（２．１ 動き検知手段−アナログ信号処理−）
アナログ信号処理ＬＳＩ２００に送られた動き検出信号ａは、ＨＰＦ（ハイ・パス・フィルタ）２０１で低周波数成分を遮断され、ＡＭＰ（増幅器）２０２で増幅された後、ＬＰＦ（ロー・パス・フィルタ）２０３で高周波数成分を遮断される。

ジャイロ１００が出力する動き検出信号ａは温度変化や経時変化による直流ドリフトがあるので、ＨＰＦ２０１でこれらの低周波数成分を遮断する。直流精度の高いジャイロを使用する場合は、ＨＰＦ２０１を削除することができる。ジャイロ１００が出力する動き検出信号ａの振幅はデジタル信号処理ＬＳＩ３００内のＡＤＣ（ＡＤコンバータ）３０１の分解能に対して小さいので、ＡＭＰ２０２で増幅する。撮影者の手ぶれの周波数成分は高々２０Ｈｚ程度なので、ＬＰＦ２０３でノイズとなる高周波数成分を遮断する。ノイズが問題とならない場合は、ＬＰＦ２０３を削除することができる。

動き検出信号ａの直流ドリフトによる低周波数成分をＨＰＦ２０１で遮断してからＡＭＰ２０２に入力しないとＡＭＰ２０２の出力が飽和することがある。一方、ＬＰＦ２０３の挿入位置は、どこでも構わない。

以上のアナログ信号処理が施された動き検出信号ａは、動き検出信号ｂとして、デジタル信号処理ＬＳＩ３００内のＡＤＣ３０１に送られる。
（２．２ 動き検知手段−デジタル信号処理−）
デジタル信号処理ＬＳＩ３００に送られた動き検出信号ｂは、ＡＤＣ３０１でデジタル化され、ＨＰＦ３０２で低周波数成分を遮断された後、積分器３０３で積分される。

入力の周波数が低いほど積分器３０３のゲインは高くなるので、積分器３０３の出力が飽和しないように、ＨＰＦ３０２で低周波数成分を遮断することで低周波数のゲインを制限し飽和を防ぐ。積分器３０３は、ジャイロ１００が出力する角速度信号である動き検出信号ａ、ｂを角度信号に変換する。

以上のデジタル信号処理が施された動き検出信号ｂは、動き検知信号ｃとして、出力端子４００に送られる。
（２．３ 動き検知手段−信号波形−）
図２は、動き検知手段の各部の信号波形を示す波形図である。横軸は時間、縦軸は電圧である。上段は動き検出信号ａの信号波形、中段は動き検出信号ｂの信号波形、下段は動き検知信号ｃの信号波形である。

時刻ｔ１までの期間は、すべての信号に撮影者の手ぶれによる微小な振動が観測される。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間は、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行ったので、動き検出信号ａが大きく変化している。動き検出信号ｂは、ＡＭＰ２０２の出力が飽和したために飽和している。動き検知信号ｃも、積分器３０３の出力が飽和したために飽和している。時刻ｔ２以降の期間は、撮影者の意図的な構図変更が終了したので、動き検出信号ａには時刻ｔ１までと同様に撮影者の手ぶれによる微小な振動が観測される。動き検出信号ｂには、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間でＡＭＰ２０２の出力が飽和した影響によって破線Ａに示す直流ドリフトを伴った状態で撮影者の手ぶれによる微小な振動が観測される。動き検知信号ｃは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間で積分器３０３の出力が飽和したことと、動き検出信号ｂが破線Ａに示す直流ドリフトを伴っていることの影響によって相当の期間が経過しないと時刻ｔ１までの期間と同じ状態に復帰しない。

図２に示すように、動き検出手段と動き検知手段のみで動き検出装置を構成すると、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行ったときに、相当の期間が経過しないと動き検知信号ｃが構図変更を行う前と同じ状態に復帰しない。

ここで、例えばＨＰＦ２０１の遮断周波数を高周波数側に設定しておけば、動き検知信号ｃが飽和状態から構図変更を行う前と同じ状態に復帰するまでの期間を短縮できるが、ＨＰＦの周波数特性の影響で、手ぶれとして検出したい数Ｈｚ程度の信号に対して、振幅の減衰・位相の変化という悪影響が生じ、精度良く手ぶれを検知できなくなる。

動き検出装置を有する撮像装置は、動き検知信号ｃで検出された撮影者の手ぶれを打ち消す方向に、光学系内の手ぶれ補正レンズ（群）または撮像素子を駆動することによって撮影者の手ぶれを補正する。動き検出装置を有する交換レンズは、動き検知信号ｃで検出された撮影者の手ぶれを打ち消す方向に、光学系内の手ぶれ補正レンズ（群）を駆動することによって撮影者の手ぶれを補正する。動き検出装置を有するカメラシステムは、動き検出信号ｃで検出された撮影者の手ぶれを打ち消す方向に、交換レンズの光学系内の手ぶれ補正レンズ（群）またはカメラ本体の撮像素子を駆動することによって撮影者の手ぶれを補正する。したがって、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行ったときに、撮影者に違和感を覚えさせることがある。
（３． 開始終了報知手段）
再び図１を用いて、開始終了報知手段の処理について説明する。アナログ信号処理ＬＳＩ２００に送られた動き検出信号ａは、BＰＦ（バンド・パス・フィルタ）２０５で低周波数成分と高周波数成分を遮断され、ＡＭＰ２０６で増幅される。ここで、ＢＰＦ２０５の換わりに微分器やＨＰＦを使用することもできる。

撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行ったときの動き検出信号ａの周波数成分は、撮影者の手ぶれの周波数成分よりも低いので、手ぶれの周波数成分である高周波数成分をＢＰＦ２０５で遮断する。

次に、図３を用いて、動き検出信号ａの低周波数成分をＢＰＦ２０５で遮断する理由について説明する。図３は、開始終了報知手段の各部の信号波形を示す波形図である。横軸は時間、縦軸は電圧である。上段は動き検出信号ａの信号波形、下段は報知信号ｄ（図１参照）の信号波形である。図３では、撮影者の手ぶれによる微小な振動は図示していない。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間で撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行ったので、図２と同様に動き検出信号ａが大きく変化している。報知信号ｄは、ＢＰＦ２０５の低周波数成分遮断機能によって動き検出信号ａの変化点近傍（時刻ｔ１の直後と時刻ｔ２の直前）でインパルス状に変化する。報知信号ｄのインパルス状の変化を用いて、手ぶれ以外の変化の開始と終了を検出する。

以上のアナログ信号処理が施された報知信号ｄは、デジタル信号処理ＬＳＩ３００内のＡＤＣ３０５に送られる。
（４．１ 制御手段−全般−）
再び図１を用いて、制御手段の処理について説明する。デジタル信号処理ＬＳＩ３００に送られた報知信号ｄは、ＡＤＣ３０５でデジタル化され、報知信号ｅとして、制御回路３０６に送られる。

制御回路３０６は、報知信号ｅから手ぶれ以外の変化の開始と終了を検出する。報知信号ｅから手ぶれ以外の変化の開始と終了を検出するには、報知信号ｅが第一の閾値を下回ると手ぶれ以外の動きの開始を検出し、報知信号ｅが第二の閾値を上回ると手ぶれ以外の動きの終了を検出するようにすればよい。また、報知信号ｅが第一の閾値を下回ると手ぶれ以外の変化の開始を検出し、報知信号ｅが所定の範囲に所定の時間が経過するまで留まると手ぶれ以外の変化の終了を検出するようにしてもよい。

制御回路３０６は、手ぶれ以外の変化の開始を検出すると、ＬＰＦ（１）３０７の出力を固定する。制御回路３０６は、手ぶれ以外の変化の終了を検出すると、ＬＰＦ（１）３０７の出力を解放するとともに、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を高周波数から低周波数に段階的に変更する。ＬＰＦ（１）３０７は、例えばＩＩＲ型ＬＰＦであって、制御回路３０６は、フィルター演算係数を変更することでＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を変更することができる。なお、ＬＰＦ（１）３０７は、制御回路３０６によってカットオフ周波数を変更することができればよいので、ＩＩＲ型１次ＬＰＦに限定されるわけではない。
（４．２ 制御手段−直流成分除去手段−）
動き検知手段は、ＡＤＣ３０１とＨＰＦ３０２の間に直流成分除去手段を備える。ＨＰＦ２０１にてアナログ信号レベルで直流成分の除去が行われているが、アナログ回路の温度特性によるＤＣレベルの変動や、動き検出手段であるジャイロセンサ１００の出力ドリフトが発生するため、積分演算を行う直前で、直流成分を除去する必要がある。直流成分除去手段は、ＬＰＦ（１）３０７とＬＰＦ（２）３０８と減算器３０９を備える。ＬＰＦ（１）３０７は、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂの高周波数成分を遮断する。減算器３０９は、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂからＬＰＦ（１）３０７の出力を減算する。減算器３０９の出力には、直流成分が除去された、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂが得られる。ＬＰＦ（２）３０８の出力は、制御回路３０６によってモニターされる。

図４は、ＬＰＦ（１）３０７とＬＰＦ（２）３０８の特性を示す図である。図４（ａ）は、入力信号の周波数に対する減衰特性を示す図である。ＬＰＦ（１）３０７は、ＬＰＦ（２）３０８よりも低い周波数から入力信号の減衰が始まる。すなわち、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数は、ＬＰＦ（２）３０８のカットオフ周波数よりも低い。したがって、ＬＰＦ（１）３０７は、撮影者の手ぶれの周波数帯域において、ＬＰＦ（２）３０８よりも入力信号を大きく減衰させる。ただし、前記のように、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数は、変更することができる。

図４(ｂ)は、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂとＬＰＦ（１）３０７の出力信号とＬＰＦ（２）３０８の出力信号を示す波形図である。ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂは、ＬＰＦ（１）３０７とＬＰＦ（２）３０８の入力信号である。

横軸は時間、縦軸は電圧である。時刻ｔ０に本発明の実施例である動き検出装置の電源が投入された。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間で撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行ったので、動き検出信号が大きく変化している。ＬＰＦ（１）３０７の出力は、カットオフ周波数が低いので、電源投入後（時刻ｔ０）、ゆっくりと立ち上がり、動き検出信号が大きく変化した後（時刻ｔ１から時刻ｔ２）もゆっくりと収束する。一方、ＬＰＦ（２）３０８の出力は、カットオフ周波数が高いので、電源投入後（時刻ｔ０）、すぐに立ち上がり、動き検出信号が大きく変化した後（時刻ｔ１から時刻ｔ２）もすぐに収束する。

その反面、ＬＰＦ（１）３０７の出力は、撮影者の手ぶれの周波数成分をほとんど含まないが、ＬＰＦ（２）３０８の出力は、撮影者の手ぶれの周波数成分を一部含む。そうすると、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂからＬＰＦ（２）３０８の出力を減算することによって直流成分を除去すると撮影者の手ぶれの周波数成分の一部も一緒に減算することになってしまう。その結果、精度よく手ぶれを検知できなくなってしまう。

以上の関係を図４（ｃ）にまとめる。図４（ｃ）はカットオフ周波数と手ぶれ検知精度と収束時間の関係を示す図である。図４から、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂからカットオフ周波数の高いＬＰＦ（２）３０８の出力を減算することによって直流成分を除去すると、収束時間は速いが精度よく手ぶれを検知できないという問題がある。一方、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂからカットオフ周波数の低いＬＰＦ（１）３０７の出力を減算することによって直流成分を除去すると、精度よく手ぶれを検知することはできるが収束時間が遅いという問題がある。

本発明の実施例である動き検出装置は、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂからカットオフ周波数の低いＬＰＦ（１）３０７の出力を減算することによって直流成分を除去する構成としながら、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を変更することでこの問題を解決した。
（４．３ 制御手段−カットオフ周波数制御フロー−）
図５は、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数制御フローを示す図である。図５(ａ)は、カットオフ周波数制御フローを示すフローチャートであり、図５（ｂ）は、動き検出信号（上段）とＬＰＦ（１）３０７（中段）の出力波形及びＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数（下段）を示す図である。

制御回路３０６は、電源投入時か否かを判断する（Ｓ５０１）。電源投入時であると判断すると（Ｓ５０１でＹｅｓ）、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数（ｆｃ）を高周波数から低周波数に段階的に変更する（Ｓ５０５）。なお、Ｓ５０１におけるＳ５０５への分岐は、電源投入時のみならず、本発明の実施例である動き検出装置の起動時やリセット時に行なっても構わない。

制御回路３０６がＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数（ｆｃ）を高周波数から低周波数に段階的に変更する（Ｓ５０５）制御について、図５（ｂ）を用いて説明する。

時刻ｔ００において、本発明の実施例である動き検出装置の電源が投入された。制御回路３０６は、時刻ｔ００から時刻ｔ０１の期間において、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数（ｆｃ）を最も高いカットオフ周波数であるｆｃ１とする。時刻ｔ００から時刻ｔ０１の期間においては、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数（ｆｃ）が最も高いので、ＬＰＦ（１）３０７の出力は、最も速く安定するものの撮影者の手ぶれの周波数成分を最も多く含む。

制御回路３０６は、時刻ｔ０１から時刻ｔ０２の期間において、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数（ｆｃ）を二番目に高いカットオフ周波数であるｆｃ２とする。時刻ｔ０１から時刻ｔ０２の期間においては、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数（ｆｃ）が二番目に高いので、ＬＰＦ（１）３０７の出力は、やや速く安定するものの撮影者の手ぶれの周波数成分をやや多く含む。

制御回路３０６は、時刻ｔ０２から時刻ｔ０３の期間において、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数（ｆｃ）を三番目に高いカットオフ周波数であるｆｃ３とする。時刻ｔ０２から時刻ｔ０３の期間においては、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数（ｆｃ）が三番目に高いので、ＬＰＦ（１）３０７の出力は、やや遅く安定するものの撮影者の手ぶれの周波数成分をあまり含まない。

制御回路３０６は、時刻ｔ０３以降の期間において、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数（ｆｃ）を最も低いカットオフ周波数であるｆｃ４とする。時刻ｔ０３以降の期間においては、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数（ｆｃ）が最も低いので、ＬＰＦ（１）３０７の出力は、最も遅く安定するものの撮影者の手ぶれの周波数成分をほとんど含まない。

以上に説明したように、本発明の実施例である動き検出装置は、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂからカットオフ周波数の低いＬＰＦ（１）３０７の出力を減算することによって直流成分を除去する構成としながら、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を高周波数から低周波数に段階的に変更するので、直流成分除去の精度と収束特性を両立できる。また、動き検出信号の直流成分を抽出する手段と直流成分の過去の履歴を保存するメモリも不要となるという効果を奏する。

なお、時刻ｔ００から時刻ｔ０１の期間、時刻ｔ０１から時刻ｔ０２の期間、時刻ｔ０２から時刻ｔ０３の期間の長さは、それぞれの期間のＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数ｆｃ１、ｆｃ２、ｆｃ３の時定数を基準に決定すればよい。通常、カットオフ周波数が高ければ時定数は短くなるので、（時刻ｔ００から時刻ｔ０１の期間）＜（時刻ｔ０１から時刻ｔ０２の期間）＜（時刻ｔ０２から時刻ｔ０３の期間）となる。図５（ｂ）では、それぞれの期間の長さを略同じに描いているが、図面作成上の都合であり、実際には上記の通りである。

制御回路３０６が電源投入時ではないと判断すると（Ｓ５０１でＮｏ）、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行ったか否かを判断する（Ｓ５０２）。具体的には、開始終了報知手段が出力する報知信号ｅから手ぶれ以外の変化の開始を検出する。制御回路３０６が、開始終了報知手段が出力する報知信号ｅから手ぶれ以外の変化の開始を検出すると（Ｓ５０２でＹｅｓ）、ＬＰＦ（１）３０７の出力をホールドする（Ｓ５０４）。撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行なっている期間は、撮影者の手ぶれを補正する必要がないからである。

制御回路３０６が、開始終了報知手段が出力する報知信号ｅから手ぶれ以外の変化の終了を検出すると、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数（ｆｃ）を高周波数から低周波数に段階的に変更する（Ｓ５０５）。この制御は、制御回路３０６が電源投入時であると判断した場合（Ｓ５０１でＹｅｓ）と同じであるので、説明を省略する。

以上に説明したように、本発明の実施例である動き検出装置は、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂからカットオフ周波数の低いＬＰＦ（１）３０７の出力を減算することによって直流成分を除去する構成としながら、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行なっている期間はＬＰＦ（１）３０７の出力をホールドし、その後ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を高周波数から低周波数に段階的に変更するので、直流成分除去の精度と収束特性を両立できる。また、動き検出信号の直流成分を抽出する手段と直流成分の過去の履歴を保存するメモリも不要となるという効果を奏する。

本発明の実施例である動き検出装置は、電源投入時や起動時、リセット時にＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を高周波数から低周波数に段階的に変更するので、電源投入時や起動時、リセット時から撮影者の手ぶれを補正することができるようになるまでの時間が短い。また、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行なっている期間はＬＰＦ（１）３０７の出力をホールドし、その後ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を高周波数から低周波数に段階的に変更するので、手ぶれ以外の変化の終了から撮影者の手ぶれを補正することができるようになるまでの時間が短い。

なお、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行なっている期間はＬＰＦ（１）３０７の出力をホールドし、その後ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を高周波数から低周波数に段階的に変更するとしたが、動き検出装置を有する撮像装置においては、制御回路３０６が、開始終了報知手段が出力する報知信号ｅから手ぶれ以外の変化の終了を検出した後も光学系内の手ぶれ補正レンズ（群）または撮像素子を所定の期間だけ保持する、すなわち、撮影者の手ぶれを打ち消す方向に光学系内の手ぶれ補正レンズ（群）または撮像素子を駆動しないようにすることが望ましい。前記所定の期間は、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数が最も高い時刻ｔ００から時刻ｔ０１の期間に等しいか、それよりも長くするとよい。ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数が高い期間は、ＬＰＦ（１）３０７の出力に撮影者の手ぶれの周波数成分を最も多く含むので、精度よく手ぶれを検知できないからである。動き検出装置を有する交換レンズ、カメラシステムにおいても同様である。
（５． その他の実施の形態）
以上に説明した実施の形態では、制御回路３０６が、開始終了報知手段が出力する報知信号ｅから手ぶれ以外の変化の開始と終了を検出した。ここでは、ＬＰＦ（２）３０８とＬＰＦ（１）３０７の出力の差分から異常な変化の開始を検出する構成について説明する。なお、ＬＰＦ（２）３０８とＬＰＦ（１）３０８の出力の差分から異常な変化の開始を検出する構成は、開始終了報知手段と併用してもよいし、それぞれを単独で用いても構わない。

図６は、ＬＰＦ（２）３０８とＬＰＦ（１）３０７の出力の差分から異常な変化の開始を検出するフローを説明する図である。制御回路３０６は、ＬＰＦ（２）３０８とＬＰＦ（１）３０７の出力の差分を監視する。ＬＰＦ（２）３０８とＬＰＦ（１）３０７の出力の差分が所定値よりも小さければ（Ｓ６０１でＮｏ）、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を制御しない。すなわち、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数は現状のままである。

一方、ＬＰＦ（２）３０８とＬＰＦ（１）３０７の出力の差分が所定値に等しいか、所定値よりも大きければ（Ｓ６０１でＹｅｓ）、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を高周波数に変更する（Ｓ６０２）。ここでは、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を図５（ｂ）に示す最も高いカットオフ周波数であるｆｃ１に変更するのではなく、図５（ｂ）に示すやや高いカットオフ周波数であるｆｃ２に変更するのが望ましい。開始終了報知手段が出力する報知信号ｅから手ぶれ以外の変化の開始と終了を検出する場合と比べて、ＬＰＦ（２）３０８とＬＰＦ（１）３０７の出力の差分から異常な変化の開始を検出する構成では、所定値の設定にも依存するが、それほど大きくはない異常な変化の開始が検出されるからである。そのような場合に、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を図５（ｂ）に示す最も高いカットオフ周波数であるｆｃ１に変更すると、かえって撮影者の手ぶれを補正することができるまでの時間が長くかかってしまう場合がある。

制御回路３０６は、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を高周波数に変更（Ｓ６０２）した後、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を所定時間毎に低周波数に変更する（Ｓ６０３）。ここでは、開始終了報知手段が出力する報知信号ｅから手ぶれ以外の変化の開始と終了を検出する場合と同様に、やや高いカットオフ周波数であるｆｃ２から最も低いカットオフ周波数であるｆｃ４まで段階的にカットオフ周波数を変更する。

以上に説明したように、本発明のその他の実施例である動き検出装置は、ＡＤＣ３０１によってデジタル化された動き検出信号ｂからカットオフ周波数の低いＬＰＦ（１）３０７の出力を減算することによって直流成分を除去する構成としながら、ＬＰＦ（２）３０８とＬＰＦ（１）３０７の出力の差分から異常な変化の開始を検出すると、ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数を高周波数から低周波数に段階的に変更するので、直流成分除去の精度と収束特性を両立できる。
（６．その他）
（６．１ 撮像装置）
本発明の動き検出装置を有する撮像装置では、動き検知信号で検出された撮影者の手ぶれを打ち消す方向に、光学系内の手ぶれ補正レンズ（群）または撮像素子を駆動することによって撮影者の手ぶれを補正する。

図７は、本発明の実施例であるデジタルスチルカメラのブロック図である。光学系５０１は、被写体の像をＣＣＤ５０２上に結像する。光学系５０１は、複数のレンズ群で構成されており、手ぶれ補正レンズ５０１ａを含む。手ぶれ補正レンズ５０１ａは、光学系５０１内で光軸５０１ｂと垂直な平面内を移動することによって、手ぶれによる撮像装置の動きを打ち消す働きを担う。

ＣＣＤ５０２は、結像した被写体の画像信号を出力する。ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）５０３は、アナログ信号であるＣＣＤ５０２の出力する画像信号をデジタル信号である画像データに変換して、バス５０４を経由してＳＤＲＡＭ５０５に格納する。

信号処理ＬＳＩ５０６は、ＣＰＵ５０６ａ、信号処理部５０６ｂ、本発明の動き検出手段であるジャイロ１００以外の本発明の動き検出装置を含む動き検出部５０６ｃで構成されている。ＣＰＵ５０６ａは、デジタルスチルカメラ全体の制御を行う。信号処理部５０６ｂは、ＡＦＥ５０３によってＳＤＲＡＭ５０５に格納された画像データを、ＬＣＤ５０７での表示に適した表示データに変換してＬＣＤ５０７に出力する。シャッタ釦５０８の半押しによって合焦動作が開始され、全押しによって撮影が行われる。信号処理部５０６ｂは、ＳＤＲＡＭ５０５に格納された画像データが、シャッタ釦５０８の全押しによって撮影された画像データであるときは、記録データに変換してメモリカード５０９に記録する。メモリカード５０９に記録された記録データは、信号処理部５０６ｂによって表示データに変換されてＬＣＤ５０７に表示される。

ジャイロ１００から出力された動き検出信号は、信号処理ＬＳＩ５０６内の動き検出部５０６ｃに送られる。動き検出部５０６ｃは、撮影者が意図的にパンニングや流し撮りなどの構図変更を行ったときは所定の値に固定された動き検知信号をＣＰＵ５０６ａに送る。ＣＰＵ５０６ａは、デジタルスチルカメラの動きを打ち消す方向に手ぶれ補正レンズ５０１ａを動かすようレンズ駆動回路５１０に制御信号を送る。なお、手ぶれ補正レンズ５０１ａを動かす代わりに、ＣＣＤ５０２を動かすことによって、撮影者の手ぶれを補正してもよい。
（６．２ 交換レンズ）
本発明の動き検出装置を有する交換レンズでは、動き検知信号で検出された撮影者の手ぶれを打ち消す方向に、光学系内の手ぶれ補正レンズ（群）を駆動することによって撮影者の手ぶれを補正する。

図８は、本発明の実施例である交換レンズの概略図である。交換レンズ６００は、対物レンズ６０１、ズームレンズ６０２、絞り６０３、手ぶれ補正レンズ５０１ａ、フォーカスレンズ６０４を含む。信号処理ＬＳＩ５０６は、本発明の動き検出手段であるジャイロ１００以外の本発明の動き検出装置を含む動き検出部（図示せず）を有する。本発明の実施例である交換レンズの動作は、「６．１ 撮像装置」の動作と同様であるので、説明を省略する。
（６．３ カメラシステム）
本発明のカメラシステムは、動き検出信号で検出された撮影者の手ぶれを打ち消す方向に、交換レンズの光学系内の手ぶれ補正レンズ（群）またはカメラ本体の撮像素子を駆動することによって撮影者の手ぶれを補正する。

図９は、本発明の実施例であるカメラシステムの概略図である。本発明の実施例であるカメラシステムは、交換レンズ６００とカメラ本体７００から構成される。

交換レンズ６００は、対物レンズ６０１、ズームレンズ６０２、絞り６０３、手ぶれ補正レンズ５０１ａ、フォーカスレンズ６０４を含む。通信手段（１）６０５は、ジャイロ１００から出力された動き検出信号をカメラ本体７００に送るとともに、カメラ本体７００から出力された制御信号をレンズ駆動回路５１０に送る。

カメラ本体７００は、通信手段（２）７０１、信号処理ＬＳＩ７０２、ＣＣＤ５０２を含む。その他の撮影に必要となる構成要素については、説明を省略する。通信手段（２）７０１は、交換レンズ６００から出力された動き検出信号を信号処理ＬＳＩ７０２に送るとともに、信号処理ＬＳＩ７０２から出力された制御信号を交換レンズ６００に送る。信号処理ＬＳＩ７０２は、通信手段（２）７０１を経由して交換レンズ６００から送られた動き検出信号を取得する動き取得部（図示せず）と本発明の動き検出手段であるジャイロ１００以外の本発明の動き検出装置を含む動き検出部（図示せず）を有する。本発明の実施例であるカメラシステムの動作は、通信手段（１）６０５、通信手段（２）７０１を経由する以外は「６．１ 撮像装置」の動作と同様であるので、説明を省略する。なお、手ぶれ補正レンズ５０１ａを動かす代わりに、ＣＣＤ５０２を動かすことによって、撮影者の手ぶれを補正してもよい。

本発明によれば、動き検知信号の直流成分除去の精度と収束特性を両立できるので、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、カメラ機能付き携帯電話などの撮像装置、交換レンズ式カメラシステムのカメラシステム、交換レンズ、カメラ本体に適用して有用である。

本発明の実施例である動き検出装置の構成を示すブロック図 動き検知手段の各部の信号波形を示す波形図 開始終了報知手段の各部の信号波形を示す波形図 ＬＰＦ（１）３０７とＬＰＦ（２）３０８の特性を示す図 ＬＰＦ（１）３０７のカットオフ周波数制御フローを示す図 ＬＰＦ（２）３０８とＬＰＦ（１）３０７の出力の差分から異常な変化の開始を検出するフローを説明する図 本発明の実施例であるデジタルスチルカメラのブロック図 本発明の実施例である交換レンズの概略図 本発明の実施例であるカメラシステムの概略図

１００ ジャイロ
２００ アナログ信号処理ＬＳＩ
２０１ ＨＰＦ
２０２ ＡＭＰ
２０３ ＬＰＦ
２０５ ＢＰＦ
２０６ ＡＭＰ
３００ デジタル信号処理ＬＳＩ
３０１ ＡＤＣ
３０２ ＨＰＦ
３０３ 積分器
３０５ ＡＤＣ
３０６ 制御回路
３０７ ＬＰＦ（１）
３０８ ＬＰＦ（２）

Claims (9)

1. 自身の動きに応じた振幅及び周波数を有する検出信号を出力する動き検出手段と、
   前記検出信号の高周波数成分を除去するロー・パス・フィルターと、
   前記検出信号から前記ロー・パス・フィルターの出力を減算する減算器と、
   前記検出信号に基づいて手ぶれ以外の動きの開始及び終了を示す報知信号を生成する報知信号生成部と、
   前記報知信号に基づいて、
   前記手ぶれ以外の動きの開始から終了までの期間は、前記ロー・パス・フィルターの出力を固定し、
   前記手ぶれ以外の動きの終了以降は、前記ロー・パス・フィルターの出力を解放するとともに、前記ロー・パス・フィルターのカットオフ周波数を高周波数から低周波数へ段階的に変更する制御部と、
   を備えることを特徴とする動き検出装置。
2. 自身の動きに応じた振幅及び周波数を有する検出信号を出力する動き検出手段と、
   前記検出信号の高周波数成分を除去する第１のロー・パス・フィルターと、
   前記検出信号の高周波数成分を除去する第２のロー・パス・フィルターと、
   前記検出信号から前記第１のロー・パス・フィルターの出力を減算する減算器と、
   前記第２のロー・パス・フィルターの出力と前記第１のロー・パス・フィルターの出力の差分が所定値よりも大きくなると、前記第１のロー・パス・フィルターのカットオフ周波数を高周波数から低周波数へ段階的に変更する制御部と、
   を備えることを特徴とする動き検出装置。
3. 自身の動きに応じた振幅及び周波数を有する検出信号を出力する動き検出手段と、
   前記検出信号の高周波数成分を除去するロー・パス・フィルターと、
   前記検出信号から前記ロー・パス・フィルターの出力を減算する減算器と、
   自身の電源投入時及び／または初期化時に、
   前記ロー・パス・フィルターのカットオフ周波数を高周波数から低周波数へ段階的に変更する制御部と、
   を備えることを特徴とする動き検出装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の動き検出装置、
   を有する、
   ことを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の動き検出装置、
   を有する、
   ことを特徴とする交換レンズ。
6. 自身の動きに応じた振幅及び周波数を有する検出信号を出力する動き検出手段と、
   第一の通信手段と、
   を有する交換レンズと、
   前記第一の通信手段と接続される第二の通信手段と、
   前記第二の通信手段と前記第一の通信手段を経由して前記検出信号を取得する動き取得手段と、
   前記動き取得手段が取得した前記検出信号の高周波数成分を除去するロー・パス・フィルターと、
   前記動き取得手段が取得した前記検出信号から前記ロー・パス・フィルターの出力を減算する減算器と、
   前記動き取得手段が取得した前記検出信号に基づいて手ぶれ以外の変化の開始と終了を報知する報知信号を生成する開始終了報知手段と、
   前記報知信号に基づいて、
   前記手ぶれ以外の動きの開始から終了までの期間は、前記ロー・パス・フィルターの出力を所定の値に固定し、
   前記手ぶれ以外の動きの終了以降は、前記ロー・パス・フィルターの出力を解放するとともに、前記ロー・パス・フィルターのカットオフ周波数を高周波数から低周波数へ段階的に変更する制御部と、
   を有するカメラ本体と、
   より構成されるカメラシステム。
7. 自身の動きに応じた振幅及び周波数を有する検出信号を出力する動き検出手段と、
   第一の通信手段と、
   を有する交換レンズと、
   前記第一の通信手段と接続される第二の通信手段と、
   前記第二の通信手段と前記第一の通信手段を経由して前記検出信号を取得する動き取得手段と、
   前記動き取得手段が取得した前記検出信号の高周波数成分を除去する第１のロー・パス・フィルターと、
   前記動き取得手段が取得した前記検出信号の高周波数成分を除去する第２のロー・パス・フィルターと、
   前記動き取得手段が取得した前記検出信号から前記第１のロー・パス・フィルターの出力を減算する減算器と、
   前記第２のロー・パス・フィルターの出力と前記第１のロー・パス・フィルターの出力の差分が所定値よりも大きくなると、前記第１のロー・パス・フィルターのカットオフ周波数を高周波数から低周波数へ段階的に変更する制御部と、
   を有するカメラ本体と、
   より構成されるカメラシステム。
8. 自身の動きに応じた振幅及び周波数を有する検出信号を出力する動き検出手段と、
   第一の通信手段と、
   を有する交換レンズと、
   前記第一の通信手段と接続される第二の通信手段と、
   前記第二の通信手段と前記第一の通信手段を経由して前記検出信号を取得する動き取得手段と、
   前記動き取得手段が取得した前記検出信号の高周波数成分を除去するロー・パス・フィルターと、
   前記動き取得手段が取得した前記検出信号から前記ロー・パス・フィルターの出力を減算する減算器と、
   自身の電源投入時及び／または初期化時に、
   前記ロー・パス・フィルターのカットオフ周波数を高周波数から低周波数へ段階的に変更する制御部と、
   を有するカメラ本体と、
   より構成されるカメラシステム。
9. 請求項６から請求項８のいずれかに記載のカメラシステムに使用可能なカメラ本体。

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