JP2012078495A - Imaging device, shake correction device, and shake correction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は撮像装置、ブレ補正装置及びブレ補正方法に係り、特に、スイング撮影時の像ブレを補正する技術に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus, a shake correction apparatus, and a shake correction method, and more particularly to a technique for correcting image shake during swing shooting.
手ブレ等の振動による撮影画像の像ブレを補正する、手ブレ補正機能を備えた撮像装置が知られている。手ブレ補正機能は、角速度センサ等で撮像装置のブレを検出し、検出された情報に基づいて、像ブレを補正する方向に撮影レンズ又は撮像素子等の光学部品を移動させることで、像ブレを補正する。 2. Description of the Related Art An imaging device having a camera shake correction function that corrects image blur of a captured image due to vibration such as camera shake is known. The camera shake correction function detects image blur using an angular velocity sensor or the like, and moves image components such as an imaging lens or an image sensor in the direction to correct image blur based on the detected information. Correct.
また、パノラマ画像を撮影可能な撮像装置が知られている。これは、撮像装置を一定方向にスイングしながら複数枚の画像を撮影し、この複数枚の画像を合成して1枚のパノラマ画像を生成するものである。 An imaging device that can capture a panoramic image is also known. In this method, a plurality of images are photographed while swinging the imaging device in a fixed direction, and a single panoramic image is generated by combining the plurality of images.
特許文献1には、ビデオカメラを三脚等に固定して回転させながら連続撮影し、この連続撮影した画像からスリット状に切り出したスリット画像を結合し、パノラマ画像を合成するパノラマ画像合成方法が開示されている。
このようなパノラマ画像撮像装置では、スイングしながら画像を撮影するために、スイング速度やシャッタ速度、被写体との距離等によっては、スイング方向に像ブレが発生する可能性がある。したがって、このスイング方向の像ブレを補正するために、上記の手ブレ補正機能を用いることが考えられる。しかし、パノラマ画像撮像装置に上記の手ブレ補正機能を適用する場合には、以下のような問題点がある。 In such a panoramic image imaging apparatus, since an image is taken while swinging, image blur may occur in the swing direction depending on the swing speed, shutter speed, distance to the subject, and the like. Therefore, in order to correct the image blur in the swing direction, it is conceivable to use the above-described camera shake correction function. However, when the above-described camera shake correction function is applied to the panoramic image imaging apparatus, there are the following problems.
即ち、パノラマ撮影を行う場合には、撮像装置を一定方向にスイングしながら画像を撮影するため、スイング時のブレの主成分は等角速度出力のような略一定の角速度によるものとなる。 That is, when panoramic shooting is performed, an image is shot while the imaging apparatus is swung in a certain direction. Therefore, the main component of blurring at the time of swing is based on a substantially constant angular velocity such as an equiangular velocity output.
しかし、手ブレ補正機能に用いられる各速度センサ等は、その出力に重畳するドリフト成分を除去するために、ハイパスフィルタが設けられていることが一般的である。このハイパスフィルタにより、等角速度運動のような時間変化のない信号は、ドリフト成分と共に除去されてしまう。 However, each speed sensor or the like used for the camera shake correction function is generally provided with a high-pass filter in order to remove a drift component superimposed on its output. By this high-pass filter, a signal having no time change such as a constant angular velocity motion is removed together with a drift component.
このように、従来の手ブレ補正機能では、スイング時のブレを検出することができず、スイング方向の補正は困難であった。 As described above, with the conventional camera shake correction function, it is difficult to detect the shake during the swing, and it is difficult to correct the swing direction.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、スイング撮影時の像ブレを補正することができる撮像装置、ブレ補正装置及びブレ補正方法を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image pickup apparatus, a shake correction apparatus, and a shake correction method that can correct image blur during swing shooting.
前記目的を達成するために請求項1に記載のブレ補正装置は、受光した被写体像を撮像手段により画像信号に変換する撮像装置の被写体像ブレを補正するブレ補正装置であって、前記撮像装置のブレに応じたブレ信号を出力するセンサと、前記センサから出力されたブレ信号にハイパスフィルタ処理を行い、前記ブレ信号に重畳したドリフト成分を除去して出力するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタ処理後のブレ信号に基づいて、前記ブレによる被写体像ブレを光学的に補正するブレ補正手段と、前記ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて、前記撮像装置が等角速度運動状態であるか否かを検出する等角速度運動検出手段とを備え、前記ブレ補正手段は、前記撮像装置が等角速度運動状態である場合に、等角速度運動方向の被写体像ブレについては前記ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて補正することを特徴とする。
In order to achieve the object, the shake correction apparatus according to
請求項1に記載の発明によれば、撮像装置のブレに応じたブレ信号にハイパスフィルタ処理を行い、ハイパスフィルタ処理後のブレ信号に基づいて、ブレによる被写体像ブレを光学的に補正すると共に、ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて撮像装置が等角速度運動状態であるか否かを検出し、撮像装置が等角速度運動状態である場合には、等角速度運動方向の被写体像ブレについてはハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて補正するようにしたので、撮像装置が等角速度運動状態となるスイング撮影時の像ブレを補正することができる。 According to the first aspect of the invention, the high-pass filter process is performed on the blur signal corresponding to the blur of the imaging device, and the subject image blur due to the blur is optically corrected based on the blur signal after the high-pass filter process. Detecting whether or not the imaging device is in a constant angular velocity motion state based on the blur signal before the high-pass filter processing, and if the imaging device is in a constant angular velocity motion state, Since correction is performed based on the blur signal before the high-pass filter processing, it is possible to correct image blur at the time of swing shooting in which the imaging apparatus is in a constant angular velocity motion state.
請求項2に示すように請求項1に記載のブレ補正装置において、前記センサは、前記撮像装置のパン方向とチルト方向のブレ信号をそれぞれ出力し、前記ブレ補正手段は、前記ブレによる被写体像ブレをパン方向とチルト方向のそれぞれについて光学的に補正し、前記等角速度運動検出手段は、前記ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて、前記等角速度運動方向がパン方向かチルト方向かを検出することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the shake correction device according to the first aspect, the sensor outputs a shake signal in a pan direction and a tilt direction of the imaging device, and the shake correction unit is an object image caused by the shake. The blur is optically corrected in each of the pan direction and the tilt direction, and the constant angular velocity motion detecting means detects whether the constant angular velocity motion direction is the pan direction or the tilt direction based on the blur signal before the high-pass filter processing. It is characterized by doing.
これにより、等角速度運動方向がパン方向かチルト方向かを検出し、検出した方向の被写体像ブレについてハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて補正することができる。 Thereby, it is possible to detect whether the direction of the constant angular velocity motion is the pan direction or the tilt direction, and to correct the subject image blur in the detected direction based on the blur signal before the high-pass filter processing.
請求項3に示すように請求項1又は2に記載のブレ補正装置において、前記ブレ補正手段は、前記撮像手段に生じた光軸のブレを補正可能に該光軸に垂直な平面内で駆動される補正機構と、前記ハイパスフィルタ処理後のブレ信号の積分値に基づいて前記補正機構の位置を制御する位置制御手段と、前記ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて前記補正機構の速度を制御する速度制御手段と、を備え、前記撮像装置が等角速度運動状態である場合に、等角速度運動方向の被写体像ブレについては前記速度制御手段により補正することを特徴とする。
3. The blur correction device according to
これにより、ドリフトによる誤補正の影響を低減することができ、また低周波数のブレの補正ができる。 As a result, the influence of erroneous correction due to drift can be reduced, and low-frequency blur can be corrected.
請求項4に示すように請求項1から3のいずれかに記載のブレ補正装置において、前記センサは、角度ブレと平行ブレに応じたブレ信号を出力し、前記ブレ補正手段は、前記角度ブレ及び平行ブレによる被写体像ブレを光学的に補正するとともに、前記撮像装置が等角速度運動状態である場合に、等角速度運動方向については平行ブレによる被写体像ブレの補正を停止することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the blur correction device according to any one of the first to third aspects, the sensor outputs a blur signal corresponding to an angular blur and a parallel blur, and the blur correction unit is configured to output the angular blur. And subject image blur due to parallel blur is optically corrected, and correction of subject image blur due to parallel blur is stopped for the constant angular velocity motion direction when the imaging device is in a constant angular velocity motion state. .
これにより、ブレ補正手段の補正可能範囲を確保することができる。 Thereby, the correction possible range of the shake correcting means can be secured.
請求項5に示すように請求項1から4のいずれかに記載のブレ補正装置において、前記等角速度運動検出手段は、前記ハイパスフィルタ処理前のブレ信号が所定値以上であり、かつその微分値が略ゼロである場合に前記撮像装置が等角速度運動状態であるか否かを検出することを特徴とする。
5. The blur correction device according to
これにより、適切に撮像装置が等角速度運動状態であるか否かを検出することができる。 Thereby, it is possible to appropriately detect whether or not the imaging apparatus is in a constant angular velocity motion state.
請求項6に示すように請求項1から5のいずれかに記載のブレ補正装置において、前記等角速度運動検出手段は、前記ハイパスフィルタ処理後のブレ信号の微分値の絶対値が規定時間以上連続で閾値以上である場合に、前記ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて、前記撮像装置が等角速度運動状態であるか否かを検出することを特徴とする。
6. The blur correction device according to
これにより、適切に撮像装置が等角速度運動状態であるか否かを検出することができる。 Thereby, it is possible to appropriately detect whether or not the imaging apparatus is in a constant angular velocity motion state.
前記目的を達成するために請求項7に記載の撮像装置は、装置本体を一定方向にスイングして連続撮影を行う撮像装置において、受光した被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、前記撮像装置のブレに応じたブレ信号を出力するセンサと、前記センサから出力されたブレ信号にハイパスフィルタ処理を行い、重畳するドリフト成分を除去して出力するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタ処理後のブレ信号に基づいて、前記ブレによる被写体像ブレを光学的に補正するブレ補正手段と、前記ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて、前記撮像装置が等角速度運動状態であるか否かを検出する等角速度運動検出手段とを備え、前記ブレ補正手段は、前記撮像装置の等角速度運動状態が検出されると、等角速度運動方向の被写体像ブレについては前記ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて補正することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the imaging apparatus according to claim 7 is an imaging apparatus that performs continuous shooting by swinging the apparatus body in a certain direction, an imaging unit that converts a received subject image into an image signal, and the imaging A sensor that outputs a shake signal corresponding to the shake of the apparatus, a high-pass filter that performs a high-pass filter process on the shake signal output from the sensor, removes a superimposed drift component, and outputs a shake signal after the high-pass filter process. Based on the signal, a blur correction unit that optically corrects the subject image blur due to the blur and a blur signal before the high-pass filter processing detect whether the imaging device is in a constant angular velocity motion state. A constant angular velocity motion detecting means, and the blur correction means detects a subject in the direction of the constant angular velocity motion when the constant angular velocity motion state of the imaging device is detected. For blur and correcting on the basis of the shake signal before the high-pass filtering.
請求項7に記載の発明によれば、撮像装置のブレに応じたブレ信号にハイパスフィルタ処理を行い、ハイパスフィルタ処理後のブレ信号に基づいて、ブレによる被写体像ブレを光学的に補正すると共に、ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて撮像装置が等角速度運動状態であるか否かを検出し、撮像装置が等角速度運動状態である場合には、等角速度運動方向の被写体像ブレについてはハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて補正するようにしたので、撮像装置が等角速度運動状態となるスイング撮影時の像ブレを補正することができる。 According to the seventh aspect of the invention, the high-pass filter process is performed on the blur signal corresponding to the blur of the imaging device, and the subject image blur due to the blur is optically corrected based on the blur signal after the high-pass filter process. Detecting whether or not the imaging device is in a constant angular velocity motion state based on the blur signal before the high-pass filter processing, and if the imaging device is in a constant angular velocity motion state, Since correction is performed based on the blur signal before the high-pass filter processing, it is possible to correct image blur at the time of swing shooting in which the imaging apparatus is in a constant angular velocity motion state.
請求項8に示すように請求項7に記載の撮像装置において、前記撮像装置は、合成パノラマ画像撮影モードを備え、前記合成パノラマ画像撮影モードに設定されると、前記連続撮影した画像を合成してパノラマ画像を生成する画像合成手段を備えたことを特徴とする。 The imaging apparatus according to claim 7, wherein the imaging apparatus includes a composite panorama image shooting mode, and when the composite panorama image shooting mode is set, the continuously shot images are combined. And image synthesizing means for generating a panoramic image.
請求項9に示すように請求項8に記載の撮像装置において、前記画像合成手段は、前記撮像装置が等角速度運動状態であると検出された場合に画像の合成を開始することを特徴とする。 9. The image pickup apparatus according to claim 8, wherein the image synthesizing unit starts image synthesis when it is detected that the image pickup apparatus is in a constant angular velocity motion state. .
請求項10に示すように請求項7から9のいずれかに記載の撮像装置において、前記ブレ補正手段は、前記撮像装置が等角速度運動状態であると検出された場合に等角速度運動方向の被写体像ブレの補正を開始することを特徴とする。 The imaging apparatus according to any one of claims 7 to 9, wherein the blur correction unit detects the subject in the direction of the constant angular velocity motion when the imaging device is detected to be in a uniform angular velocity motion state. Image blur correction is started.
前記目的を達成するために請求項11に記載のブレ補正方法は、受光した被写体像を撮像手段により画像信号に変換する撮像装置の被写体像ブレを補正するブレ補正方法であって、前記撮像装置のブレに応じたブレ信号をセンサから取得するブレ信号取得工程と、前記取得したブレ信号に重畳するドリフト成分を除去して出力するハイパスフィルタ処理工程と、前記ハイパスフィルタ処理工程後のブレ信号に基づいて前記撮像手段の光軸に垂直な平面内で駆動される補正機構を駆動することで、前記ブレによる被写体像ブレを光学的に補正するブレ補正工程と、前記ハイパスフィルタ処理工程前のブレ信号に基づいて、前記撮像装置が等角速度運動状態であるか否かを検出する等角速度運動検出工程とを備え、前記ブレ補正工程は、前記撮像装置が等角速度運動状態である場合に、等角速度運動方向の被写体像ブレについては前記ハイパスフィルタ処理工程前のブレ信号に基づいて前記補正機構を駆動して補正することを特徴とする。
In order to achieve the object, the blur correction method according to
請求項11に記載の発明によれば、撮像装置のブレに応じたブレ信号にハイパスフィルタ処理を行い、ハイパスフィルタ処理後のブレ信号に基づいて、ブレによる被写体像ブレを光学的に補正すると共に、ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて撮像装置が等角速度運動状態であるか否かを検出し、撮像装置が等角速度運動状態である場合には、等角速度運動方向の被写体像ブレについてはハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて補正するようにしたので、撮像装置が等角速度運動状態となるスイング撮影時の像ブレを補正することができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, the high-pass filter process is performed on the blur signal corresponding to the blur of the imaging device, and the subject image blur due to the blur is optically corrected based on the blur signal after the high-pass filter process. Detecting whether or not the imaging device is in a constant angular velocity motion state based on the blur signal before the high-pass filter processing, and if the imaging device is in a constant angular velocity motion state, Since correction is performed based on the blur signal before the high-pass filter processing, it is possible to correct image blur at the time of swing shooting in which the imaging apparatus is in a constant angular velocity motion state.
本発明によれば、撮像装置が等角速度運動状態となるスイング撮影時の像ブレを補正することができる。 According to the present invention, it is possible to correct image blur at the time of swing shooting in which the imaging apparatus is in a constant angular velocity motion state.
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[第1の実施形態]
<デジタルカメラの電気的構成>
図1は、本発明に係る第1の実施形態のデジタルカメラ1の電気的構成を示すブロック図である。
[First Embodiment]
<Electric configuration of digital camera>
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a
同図に示すように、本実施の形態のデジタルカメラ1は、撮影レンズ10、CCD11、CPU15、撮像素子駆動部20、操作部21、アナログ信号処理部22、A/D変換器23、デジタル信号処理部26、補正レンズ41、補正機構42、等角速度時積分対象変更回路43、ブレ検出手段44等を備えて構成される。
As shown in the figure, the
各部はCPU15に制御されて動作し、CPU15は、操作部21からの入力に基づき所定の制御プログラムを実行することにより、デジタルカメラ1の各部を制御する。
Each unit operates under the control of the
CPU15はプログラムROMを内蔵しており、このプログラムROMにはCPU15が実行する制御プログラムのほか、制御に必要な各種データ等が記録されている。CPU15は、このプログラムROMに記録された制御プログラムをメインメモリ24に読み出し、逐次実行することにより、デジタルカメラ1の各部を制御する。
The
なお、このメインメモリ24は、プログラムの実行処理領域として利用されるほか、画像データ等の一時記憶領域、各種作業領域として利用される。
The
操作部21は、レリーズボタン、電源スイッチ、撮影モードダイヤル、手ブレ補正スイッチ等のカメラの一般的な操作手段を含み、操作に応じた信号をCPU15に出力する。
The
撮影レンズ10は、ズームレンズ10a及びフォーカスレンズ10b(図2参照)を含んで構成される。レンズ駆動部18は、CPU15からの指令に基づいて、ズームレンズ10aをその光軸上を前後移動させることで画角の変更を行い、フォーカスレンズ10bをその光軸上を前後移動させることで焦点の調整を行う。
The photographing
撮影レンズ10を透過した被写体光は、補正レンズ41、絞り12、赤外線カットフィルタ13、及び光学ローパスフィルタ14を介してCCD11へ受光される。
The subject light transmitted through the photographing
補正レンズ41は、補正機構42により駆動される。補正機構42は、図示しないVCM等のモータ等により、補正レンズ41をその光軸に対して垂直な平面内でXY方向に移動可能に構成されている。
The
ブレ検出手段44は、デジタルカメラ1のブレ(振動)を検出するために設けられており、デジタルカメラ1の角速度に応じた信号を出力する。等角速度時積分対象変更回路43は、ブレ検出手段44の出力信号に応じて、補正レンズ41を光軸と垂直な平面内でXY方向に移動させるように補正機構42を制御する。手ブレ補正の詳細については、後述する。
The
12は絞りであり、絞り駆動部19は、CPU15からの指令に基づいて絞り12の開口量を制御し、CCD11の露光量が適正露光量となるように調整する。
赤外線カットフィルタ13及び光学ローパスフィルタ14は、それぞれCCD11へ入射する被写体光の赤外線成分、高周波成分を除去する。
The
CCD11は、光学ローパスフィルタ14の後段に設けられており、撮影レンズ10から入射し、赤外線カットフィルタ13、光学ローパスフィルタ14を透過した被写体光を受光する。
The
CCD11は、周知のように多数の受光素子がマトリクス状に配列された受光面を備えている。被写体光はこのCCD11の受光面上に結像され、各受光素子によって電気信号に変換される。
As is well known, the
このCCD11は、撮像素子駆動部20から供給される垂直転送クロック及び水平転送クロックに同期して、各画素に蓄積された電荷を1ラインずつシリアルな画像信号として出力する。CPU15は、撮像素子駆動部20を制御して、CCD11の駆動を制御する。
The
なお、各画素の電荷蓄積時間(露出時間)は、撮像素子駆動部20から与えられる電子シャッタ駆動信号によって決められる。CPU15は、撮像素子駆動部20に対して電荷蓄積時間を指示する。
Note that the charge accumulation time (exposure time) of each pixel is determined by an electronic shutter drive signal provided from the image
また、画像信号の出力は、デジタルカメラ1が撮影モードにセットされると開始される
。すなわち、デジタルカメラ1が撮影モードにセットされると、表示部31にスルー画像を表示するため、画像信号の出力が開始される。このスルー画像用の画像信号の出力は、本撮影の指示が行われると、一旦停止され、本撮影が終了すると、再度開始される。
The output of the image signal is started when the
CCD15から出力される画像信号は、アナログ信号であり、このアナログの画像信号は、アナログ信号処理部22に取り込まれる。
The image signal output from the
アナログ信号処理部22は、相関二重サンプリング回路(CDS)、及び自動ゲインコントロール回路(AGC)を含んで構成される。CDSは、画像信号に含まれるノイズの除去を行い、AGCは、ノイズ除去された画像信号を所定のゲインで増幅する。このアナログ信号処理部22で所要の信号処理が施されたアナログの画像信号は、A/D変換器23に取り込まれる。
The analog
A/D変換器23は、取り込んだアナログの画像信号を所定ビットの階調幅を持ったデジタルの画像信号に変換する。この画像信号は、いわゆるRAWデータであり、画素毎にR、G、Bの濃度を示す階調値を有している。
The A /
A/D変換器23から出力された1コマ分の画像信号は、データバス34、メモリ制御部25を介してメインメモリ24に格納される。
The image signal for one frame output from the A /
制御バス33、データバス34には、上記CPU15、メモリ制御部25の他、デジタル信号処理部26、圧縮伸張処理部27、積算部28、外部メモリ制御部30、及び表示制御部32等が接続されており、これらはバス33、34を介して互いに情報を送受信できるようにされている。
The
メインメモリ24に格納された1コマ分の画像信号は、点順次(画素の順番)にデジタル信号処理部26に取り込まれる。
The image signal for one frame stored in the
デジタル信号処理部26は、点順次に取り込んだR、G、Bの各色の画像信号に対して所定の信号処理を施し、輝度信号Yと色差信号Cr、Cbとからなる画像信号(Y/C信号)を生成する。
The digital
圧縮伸張処理部27は、CPU15からの圧縮指令に従い、入力された輝度信号Yと色差信号Cr、Cbとからなる画像信号(Y/C信号)に所定形式(たとえば、JPEG)の圧縮処理を施し、圧縮画像データを生成する。また、CPU15からの伸張指令に従い、入力された圧縮画像データに所定形式の伸張処理を施して、非圧縮の画像データを生成する。
The compression /
積算部28は、CPU15の指令に従い、メインメモリ24に格納されたR、G、Bの画像信号を取り込み、AE制御に必要な積算値を算出する。CPU15は、積算値から輝度値を算出し、輝度値から露出値を求める。また露出値から所定のプログラム線図に従って、絞り値及びシャッタスピードを決定する。このとき、必要であれば、撮影補助光として発光部16を用いる決定をする。
The accumulating
発光部16は、キセノン管の他、昇圧回路及びコンデンサを備えている。昇圧回路は、CPU15の指令に基づいて図示しない電池の電圧を高圧に昇圧し、この昇圧した電圧によりコンデンサを充電する。充電後、CPU15の指令に基づいて、コンデンサに充電した電圧をキセノン管に放電することで、キセノン管を発光させる。
The
受光部17は、発光部16の発光量が適切となるように制御するものである。受光部17は受光素子を備え、発光部16のキセノン管の発光に伴い被写体から反射されてくる反射光を受光素子で受光する。この受光量が所定の基準量に達すると、発光部16のコンデンサの放電を停止することで、発光部16の発光を停止させる。
The
外部メモリ制御部30は、CPU15からの指令に従い、記録媒体29に対してデータの読み/書きを制御する。なお、記録媒体29は、メモリカードのようにカメラ本体に対して着脱自在なものでもよいし、また、カメラ本体に内蔵されたものでもよい。着脱自在とする場合は、カメラ本体にカードスロットを設け、このカードスロットに装填して使用する。
The external
表示制御部32は、CPU15からの指令に従い、表示部31への表示を制御する。例えば、表示部31に、スルー画像や記録媒体29に記録された画像を表示させる。また、表示部31は、ユーザインターフェース用表示画面としても利用される。
The
<手ブレ補正の原理>
次に、デジタルカメラ1の手ブレ補正の原理について説明する。
<Principle of camera shake correction>
Next, the principle of camera shake correction of the
デジタルカメラ1は、操作部21によって、手ブレONモードと手ブレOFFモードとをユーザが切り替えることが可能である。手ブレONモードでは、デジタルカメラ1のブレ(手ブレ)による被写体像ブレ(像ブレ)がキャンセルされるように、補正レンズ41を移動制御する。手ブレOFFモードでは、補正レンズ41を停止させたままとなるように制御する。
The
図2は、デジタルカメラ1の光学系を示した図である。デジタルカメラ1の光学系は、ズームレンズ10a、フォーカスレンズ10b、補正レンズ41から構成されている。この光学系の光軸a上にCCD11が配置されており、このCCD11は、前述したように、受光した被写体光を電気信号に変換する。
FIG. 2 is a diagram showing an optical system of the
デジタルカメラ1に手ブレが発生すると、1フレーム内で被写体の画像がCCD11上で動くために、CCD11からは、ぼけた画像の電気信号が発生する。この手ブレの発生を検出するために、デジタルカメラ1のカメラボディ又はレンズアセンブリ内に、ブレ検出手段44が設けられている。ブレ検出手段44は、X方向ジャイロセンサ(図3の100x)及びY方向ジャイロセンサ(不図示)から構成され、これらのジャイロセンサは、それぞれX方向及びY方向における角速度を表す信号を出力する。なお、ここでは、画角の水平方向(パン方向)をX方向、垂直方向(チルト方向)をY方向とする。また、角加速度を表す信号を出力するジャイロセンサを用いてもよい。
When camera shake occurs in the
補正機構42は、X方向補正機構42x(図3参照)とY方向補正機構(不図示)から構成され、それぞれ補正レンズ41をX方向及びY方向に移動可能に構成されている。
The
手ブレが発生していないときは、補正レンズ41の光軸が、光学系の光軸aに一致している。ブレ検出手段44により手ブレが検出されると、手ブレの大きさと方向に応じて、補正レンズ41が補正機構42によりX方向及び/又はY方向に移動される。これにより、CCD11上に形成される画像がほぼ停止した状態となり、シャープな画像を表す信号がCCD11から出力される。
When camera shake does not occur, the optical axis of the
ここでは、補正レンズ41をX方向、Y方向に移動させることにより、像ブレを補正する例を示しているが、補正機構42によりCCD11をX方向、Y方向に移動させることにより、像ブレを補正するように構成してもよい。
Here, an example is shown in which the image blur is corrected by moving the
<手ブレ補正制御部>
次に、等角速度時積分対象変更回路43について説明する。図3は、本実施形態に係るスイング方向のブレ補正装置、即ちX方向の手ブレを補正するための補正機構42x、等角速度時積分対象変更回路43、及びブレ検出手段44の内部構成を示すブロック図である。
<Image stabilization control unit>
Next, the equiangular velocity integration
同図に示すように、等角速度時積分対象変更回路43は、等角速度検出回路104、積分回路105、位相補償回路106、乗算器107、サーボ演算部108、ドライバ109等を備えて構成される。また、ブレ検出手段44は、X方向ジャイロセンサ101x、ハイパスフィルタ101、A/D変換器102、103等を備えて構成される。
As shown in the figure, the equiangular velocity integration
デジタルカメラ1にX方向の手ブレが発生すると、X方向ジャイロセンサ100xは、その手ブレに応じた角速度信号を発生する。この角速度信号は、ハイパスフィルタ101に入力される。ハイパスフィルタ101では、入力された信号からドリフト成分が除去され、高周波の角速度信号が抽出される。このドリフト成分が除去された角速度信号(ハイパスフィルタ処理後のブレ信号)は、A/D変換器102においてデジタル信号に変換された後、等角速度時積分対象変更回路43に入力される。
When camera shake in the X direction occurs in the
一方、X方向ジャイロセンサ100xの角速度信号は、ハイパスフィルタ101の入力前に分岐され、A/D変換器103にも入力される。このドリフト成分を含む角速度信号(ハイパスフィルタ処理前のブレ信号)は、A/D変換器103においてデジタル信号に変換された後、同様に、等角速度時積分対象変更回路43に入力される。このように、等角速度時積分対象変更回路43には、X方向ジャイロセンサ100xの出力信号のハイパスフィルタ処理前後の信号が入力される。
On the other hand, the angular velocity signal of the X
図4は、この2つの信号の特性を比較する図である。同図に示すように、角速度の検出可能帯域は、ハイパスフィルタ処理前の信号が低周波から高周波までの全域であるのに対し、ハイパスフィルタ処理後の信号では、高周波帯域のみとなっている。 FIG. 4 is a diagram for comparing the characteristics of these two signals. As shown in the figure, the angular velocity detectable band is the entire region from low frequency to high frequency before the high-pass filter processing, whereas the high-pass filter signal is only the high-frequency band.
またドリフト成分については、ハイパスフィルタ処理前の信号には含まれているが、ハイパスフィルタ処理後の信号には含まれていない。また、詳細は後述するが、これらの信号に基づく等角速度の検出については、ハイパスフィルタ処理前の信号を用いた場合は可能であるが、ハイパスフィルタ処理後の信号を用いた場合では不可能である。 The drift component is included in the signal before the high-pass filter process, but is not included in the signal after the high-pass filter process. Although details will be described later, the detection of the equiangular velocity based on these signals is possible when the signal before the high-pass filter processing is used, but not when the signal after the high-pass filter processing is used. is there.
図3の説明に戻り、等角速度時積分対象変更回路43に入力されたハイパスフィルタ処理前後の信号は、等角速度検出回路104に入力される。
Returning to the description of FIG. 3, the signals before and after the high-pass filter processing input to the equiangular velocity integration
等角速度検出回路104は、角速度微分演算部、等角速度状態判定演算部、及び積分対象判定部(いずれも不図示)を備えており、入力された特性の異なる2つの信号のうちの一方を選択して、積分回路105に出力する。
The equal angular
積分回路105は、入力された角速度信号を積分することによって、角度信号を算出する。
The
この角度信号は、位相補償回路106に入力され、位相調整される。位相補償回路106に入力された角度信号には、デジタルカメラ1のブレに対するX方向ジャイロセンサ100xの信号出力までの時間や、積分回路105における積分処理時間の位相遅れが発生している。したがって、位相補償回路106は、これらの時間を加算した位相遅れを補償する。
This angle signal is input to the
位相補償回路106において位相補償処理された角度信号は、乗算器107に入力され、光学系の焦点距離に応じた補正ゲイン値と乗算される。同じ手ブレ量であっても、焦点距離が長いときは、焦点距離が短いときに比べて、補正レンズ41の移動量が大きくなる。したがって、この補正ゲイン値は、撮影レンズ10の焦点距離が大きいほど値が大きいものとなる。
The angle signal subjected to the phase compensation processing in the
乗算器107から出力された角度信号は、サーボ演算部108に入力される。同時に、サーボ演算部108には、X方向補正機構42xから、現在の補正レンズ41のX方向の位置を角度に換算した信号が入力される。
The angle signal output from the
サーボ演算部108は、これらの信号の差分に応じた信号をドライバ109に出力する。ドライバ109は、入力された信号の大きさに応じた値で、入力された信号の符号に応じた向きの電流を補正機構42の図示しないモータに供給することで、補正レンズ41を所望の量と方向に移動させる。
The
<手ブレ補正処理>
次に、第1の実施形態に係る手ブレ補正処理について説明する。
<Image stabilization processing>
Next, camera shake correction processing according to the first embodiment will be described.
デジタルカメラ1は、合成パノラマ画像撮影モードを有している。このモードは、カメラ本体を一定方向にスイングしながら撮影された複数の画像を合成して1枚のパノラマ画像を生成するモードである。撮影者は、デジタルカメラ1を合成パノラマ画像撮影モードに設定し、シャッタボタンを押下する。その後、撮影者がデジタルカメラ1をスイング(パンニング)させると、デジタルカメラ1は高速での連写を開始し、予め設定された枚数の画像が撮影された場合、又は所定角度を回転したと判断された場合に撮影を終了する。本実施形態に係る手ブレ補正処理は、このデジタルカメラ1のパンニング中の手ブレ(像ブレ)を補正するものである。
The
図5は、本実施形態に係る合成パノラマ画像撮影モードにおける手ブレ補正処理を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing camera shake correction processing in the composite panoramic image shooting mode according to the present embodiment.
デジタルカメラ1は、操作部21により合成パノラマ画像撮影モードに設定されると、まず手ブレ補正機能がONされているか否かを判定する(ステップS1)。手ブレ補正機能の有無は、操作部21の手ブレ補正スイッチ(不図示)を操作することにより、撮影者が自由に切り替えることができる。手ブレ補正機能がOFFされている場合には、手ブレ補正処理を終了する。
When the
手ブレ補正機能がONされている場合には、ブレ検出手段44が動作を開始し、デジタルカメラ1の手ブレを検出する。ブレ検出手段44の出力信号は、等角速度時積分対象変更回路43に入力される。
When the camera shake correction function is ON, the camera
等角速度時積分対象変更回路43の等角速度検出回路104は、ハイパスフィルタ処理前後のブレ情報、即ちジャイロセンサ100xの出力のうちハイパスフィルタ101を介した信号(A/D変換器102の出力信号)及びハイパスフィルタ101を介していない信号(A/D変換器103の出力信号)を取得する(ステップS2)。
The equiangular
次に、等角速度検出回路104の角速度微分演算部は、ハイパスフィルタ処理後の信号、即ちA/D変換器102の出力信号を微分する(ステップS3)。この微分信号により、ドリフト成分除去後の角速度の変化を検出することができる。
Next, the angular velocity differential calculation unit of the equal angular
等角速度検出回路104の等角速度状態判定演算部は、この微分値の絶対値が時間T以上連続で閾値B以上であるか否かを判定する(ステップS4)。なお、時間T、閾値Bは、予め積分対象変更回路43に記憶させておいてもよいし、デジタルカメラ1が合成パノラマ画像撮影モードに設定されたときに、積分対象変更回路43がCPU15から取得可能に構成してもよい。
The equal angular velocity state determination calculation unit of the equal angular
図6(a)は、A/D変換器102の出力信号の一例について、横軸を時間として示したものであり、図6(b)は、図6(a)に示す信号を微分した信号について、同様に横軸を時間として示したものである。
FIG. 6A shows an example of an output signal of the A /
A/D変換器102の出力信号は、デジタルカメラ1の角速度を示している。したがって、この信号を微分した信号は、デジタルカメラ1の角加速度を示している。図6(a)において、時間t0から時間t1では、デジタルカメラ1の角速度が徐々に上昇している。また、時間t1から時間t2の間は、角速度に変化がなく、デジタルカメラ1は等角速度運動状態であることがわかる。
The output signal of the A /
等角速度検出回路104の角速度微分演算部は、図6(a)に示す信号を微分する。この微分信号は、図6(b)に示すように、時間t0から時間t1においては所定の値を有し、時間t1から時間t2においては略ゼロとなる。
The angular velocity differential calculation unit of the equal angular
このように、微分値の絶対値が時間T以上連続で閾値B以上であるかを判定しているステップS4は、図6における時間t0から時間t1のように、デジタルカメラ1の角速度が徐々に上昇しているタイミングの有無を判定している。一般に、撮影者がカメラのスイングを開始してから、カメラが所定の角速度に到達して等角速度運動を開始するまで(時間t0からt1に相当)には、100ms程度の時間が必要である。したがって、ステップS4では、例えば時間Tとして50msを用いることができる。
As described above, in step S4 in which it is determined whether the absolute value of the differential value is continuous for the time T or more and is the threshold value B or more, the angular velocity of the
なお、図6に示す場合とは逆方向(X方向において正逆が反対の方向)にカメラをスイングした場合には、これらの信号の正負が反転する。したがって、ステップS4において、微分信号の絶対値を用いて判定を行うことで、逆方向にスイングした場合であっても判定が可能となる。 Note that when the camera is swung in a direction opposite to that shown in FIG. 6 (a direction opposite to the normal direction in the X direction), the positive and negative of these signals are inverted. Accordingly, in step S4, the determination is made using the absolute value of the differential signal, so that the determination can be made even when the swing is made in the reverse direction.
図5のフローチャートの説明に戻る。ステップS4において、微分値の絶対値が時間T以上連続で閾値B以上でないと判断した場合は、ステップS2に戻り、微分値の絶対値が時間T以上連続で閾値B以上となるまで同様の処理を繰り返す。 Returning to the flowchart of FIG. If it is determined in step S4 that the absolute value of the differential value is not more than the threshold value B for a time T or longer, the process returns to step S2 and the same processing is performed until the absolute value of the differential value is a time value T or more for a continuous time. repeat.
微分値の絶対値が時間T以上連続で閾値B以上と判断された場合は、デジタルカメラ1のスイングが開始されたものと判断し、等角速度運動状態を検出するステップS5へ移行する。
If it is determined that the absolute value of the differential value is continuous for the time T or longer and is equal to or greater than the threshold B, it is determined that the swing of the
ステップS5では、等角速度検出回路104の角速度微分演算部は、ハイパスフィルタ処理前の信号、即ちA/D変換器103の出力信号を微分する。そして、等角速度状態判定演算部は、A/D変換器103の出力信号が閾値以上であり、かつその微分値がゼロ近傍であるか否かを判定する(ステップS5)。
In step S <b> 5, the angular velocity differential calculation unit of the equal angular
A/D変換器103の出力信号が閾値以上であり、かつ微分値がゼロ近傍である場合には、等角速度状態判定演算部は、デジタルカメラ1が等角速度運動状態であると判断する。この判断結果に基づいて、等角速度検出回路104の積分対象判定部は、ハイパスフィルタ処理前の信号、即ちA/D変換器103の出力信号を積分回路105に出力する。したがって、この場合は、ハイパスフィルタ処理前の信号に基づいて補正量が算出され、算出された補正量に基づいて補正レンズ41が駆動されることで、手ブレが補正される(ステップS6)。
When the output signal of the A /
デジタルカメラ1が等角速度でスイングされている場合には、ハイパスフィルタ処理後の信号はゼロとなり、ハイパスフィルタ処理後の信号ではスイング方向のブレを検出することができない。また、等角速度運動時は、角速度ブレが大きいために、ドリフト成分を無視することが可能である。したがって、ハイパスフィルタ処理前の信号を用いて、スイング方向のブレ検出を行う。
When the
逆に、A/D変換器103の出力信号が閾値未満である場合、又は微分値がゼロ近傍でない場合には、等角速度状態判定演算部はデジタルカメラ1が等角速度運動状態でないと判断する。この判断結果に基づいて、等角速度検出回路104の積分対象判定部は、ハイパスフィルタ処理後の信号、即ちA/D変換器102の出力信号を積分回路105に出力する。したがって、この場合は、ハイパスフィルタ処理後の信号に基づいて補正量が算出され、算出された補正量に基づいて補正レンズ41が駆動されることで、手ブレが補正される(ステップS7)。
On the contrary, when the output signal of the A /
このように、デジタルカメラ1が等角速度でスイングされていない場合は、従来通りドリフト成分の影響を避けるため、ハイパスフィルタ処理後の信号を用いてスイング方向のブレ検出を行う。
As described above, when the
なお、いずれにしても、Y方向の手ブレ補正処理については、従来通りY方向ジャイロセンサ出力のハイパスフィルタ処理後の信号を用いて行えばよい。 In any case, the camera shake correction process in the Y direction may be performed using the signal after the high-pass filter process of the Y direction gyro sensor output as usual.
このように、本実施形態では、X方向ジャイロセンサ100xの出力に基づいてデジタルカメラ1が等角速度運動しているか否かを判定し、等角速度運動している場合にはジャイロセンサのハイパスフィルタ処理前の信号を用いてブレ補正を行い、等角速度運動していない場合にはジャイロセンサのハイパスフィルタ処理後の信号を用いてブレ補正を行っている。
As described above, in this embodiment, it is determined whether or not the
これにより、デジタルカメラ1が等角速度でスイングされている場合であっても、適切にスイング方向のブレ補正を行うことができる。そして、このようにブレ補正を行って撮影した複数の画像を合成することで、ブレのないパノラマ画像を取得することができる。
Thereby, even when the
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態について説明する。図7は、第2の実施形態のデジタルカメラ1の電気的構成を示すブロック図である。図1に示すブロック図とは、等角速度時積分対象変更回路43の代わりに等角速度時駆動制御変更回路45を備えたところが異なる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 7 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the
図8は、本実施形態に係るX方向の手ブレを補正するための補正機構42、ブレ検出手段44、及び等角速度時駆動制御変更回路45の内部構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing the internal configuration of the
補正機構42は、補正レンズ41の位置を制御する位置制御と、補正レンズ41の速度を制御する速度制御とが、切り替え可能に構成されている。
The
等角速度時駆動制御変更回路45の等角速度検出回路104は、角速度微分演算部、等角速度状態判定演算部の他、補正機構駆動制御変更部(不図示)を備えている。補正機構駆動制御変更部は、補正機構42xの制御方式について、位置制御と速度制御の切り替えを行う。
The constant angular
図9は、本実施形態に係る合成パノラマ画像撮影モードにおける手ブレ補正処理を示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing camera shake correction processing in the composite panoramic image shooting mode according to the present embodiment.
ステップS1〜ステップS5までの処理は、第1の実施形態と同様である。即ち、デジタルカメラ1は、ハイパスフィルタ処理前の信号が閾値以上であり、かつその微分値がゼロ近傍であるか否かを判定することで、デジタルカメラ1が等角速度運動状態であるか否かを判定する(ステップS5)。
The processing from step S1 to step S5 is the same as that in the first embodiment. That is, the
A/D変換器103の出力信号が閾値以上であり、かつ微分値がゼロ近傍である場合には、等角速度検出回路104の等角速度状態判定演算部は、デジタルカメラ1が等角速度運動状態であると判断する。等角速度検出回路104の補正機構駆動制御変更部は、この判断結果に基づいて、ハイパスフィルタ処理前の信号、即ちA/D変換器103の出力信号を、積分回路105を介さずに位相補償回路106に入力する。このように、ハイパスフィルタ処理前の信号を積分せずに用いることで、補正機構42xを速度制御し、手ブレ補正を行う(ステップS11)。
When the output signal of the A /
この場合、乗算器107から出力されたゲイン補正後の角速度信号は、サーボ演算部108に入力される。同時に、サーボ演算部108には、補正機構42から、現在の補正レンズ41の速度を角速度に換算した信号が入力される。なお、直接補正機構42から速度信号を得られない場合には、補正機構42の状態方程式に基づいて、補正機構42の駆動速度を算出してもよい。
In this case, the angular velocity signal after gain correction output from the
ここで、補正機構42の状態方程式とは、図示しないコイルへの入力電圧に対する補正機構42の電流、速度、位置の振る舞いを記述する式であり、補正機構42の振る舞いを決定する物理パラメータとして、被駆動質量、弾性負荷定数、粘性負荷定数、推力定数、コイル抵抗、コイルインダクタンス等を用いて構成される。
Here, the state equation of the
これらで構成される状態方程式を用いて、既知の値であるX方向ジャイロセンサ100xから得られる位置情報、図示しないコイルへの入力電圧や物理パラメータから、未知の状態である補正機構42の「速度」を推定することができる。
Using the state equation composed of these, the position information obtained from the
サーボ演算部108は、これらの信号の差分に応じた信号をドライバ109に出力する。ドライバ109は、入力された信号の大きさに応じた値で、入力された信号の符号に応じた向きの電流を補正機構42の図示しないモータに供給することで、補正レンズ41を所望の速度と方向に移動(速度制御)させる。
The
A/D変換器103の出力信号が閾値未満である場合、又は微分値がゼロ近傍でない場合には、等角速度状態判定演算部はデジタルカメラ1が等角速度運動状態ではないと判断する。この判断結果に基づいて、補正機構駆動制御変更部は、ハイパスフィルタ処理後の信号、即ちA/D変換器102の出力信号を積分回路105に出力する。角速度信号が積分回路105によって積分された結果、積分回路105からは角度信号が出力される。この角度信号を用いることで、補正機構42xを位置制御し、手ブレ補正を行う(ステップS12)。
When the output signal of the A /
このように、第2の実施形態によれば、等角速度運動を検出した場合には、ブレ信号を積分せずに、速度制御により手ブレ補正を行うようにしたので、ドリフトによる誤補正の影響をさらに軽減することができる。また、ハイパスフィルタ処理前の信号を使用するようにしたので、低周波数のブレまで補正が可能となる。 As described above, according to the second embodiment, when equal angular velocity motion is detected, camera shake correction is performed by speed control without integrating the shake signal. Can be further reduced. Further, since the signal before the high-pass filter processing is used, it is possible to correct even the low frequency blur.
[第3の実施形態]
次に、第3の実施形態について説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described.
カメラのブレには、光軸上の一点を中心とした回転によって発生する角度ブレと、光軸と直交する方向での移動によって発生する平行ブレがある。 There are two types of camera shake: angle blur caused by rotation around a point on the optical axis and parallel blur caused by movement in a direction perpendicular to the optical axis.
カメラの角度ブレの角度をθ、焦点距離をfとすると、撮像素子面上の像のブレ量Δyは、下記の(式1)で表される。 If the angle blur angle of the camera is θ and the focal length is f, the blur amount Δy of the image on the image sensor surface is expressed by the following (Equation 1).
Δy=f・tanθ … (式1)
即ち、角度ブレにおける像のブレ量、即ちブレの補正量は、焦点距離fに比例することがわかる。
Δy = f · tan θ (Formula 1)
That is, it can be seen that the amount of blurring of an image in angular blurring, that is, the blur correction amount is proportional to the focal length f.
また、図10は、平行ブレを説明するための図である。同図において、被写体距離をD、焦点距離をfとする。ここで、被写体がYだけ動いた場合を想定すると、このときの撮像素子面上の像のブレ量Byは、
By=f・Y/D … (式2)
と表すことができる。上記の(式2)から、平行ブレにおける像のブレ量、即ちブレの補正量は、焦点距離fに比例し、被写体距離Dに反比例することがわかる。したがって、同じ焦点距離であっても、撮影倍率が大きい条件(=被写体が近い)の場合は、平行ブレのブレ量が大きくなる。また、被写体距離が無限遠であれば、ブレ量はゼロとなる。
FIG. 10 is a diagram for explaining parallel blurring. In the figure, the subject distance is D and the focal length is f. Here, assuming that the subject moves by Y, the blur amount By of the image on the image sensor surface at this time is
By = f · Y / D (Formula 2)
It can be expressed as. From the above (Equation 2), it can be seen that the image blur amount in parallel blur, that is, the blur correction amount is proportional to the focal length f and inversely proportional to the subject distance D. Therefore, even when the focal length is the same, if the shooting magnification is large (= the subject is close), the amount of parallel blurring becomes large. If the subject distance is infinite, the blur amount is zero.
このように、遠距離の被写体については、角度ブレが手ブレの支配的な要因となるが、近距離の被写体については、平行ブレの影響が大きくなることがわかる。 As described above, it can be seen that, for a subject at a long distance, angle blur becomes a dominant factor of camera shake, but for a subject at a short distance, the influence of parallel blur becomes large.
図11は、撮影倍率に対する角度ブレと、角度ブレ及び平行ブレの撮像面でのブレ量の関係を示す図である。同図に示すように、撮影倍率が大きい条件では、角度ブレ<平行ブレの関係となるため、平行ブレの補正を停止しないと角度ブレの補正範囲が小さくなってしまう。したがって、本実施形態では、平行ブレの補正の有無を制御する。 FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the angle blur with respect to the photographing magnification and the blur amount on the imaging surface of the angle blur and the parallel blur. As shown in the figure, under the condition that the photographing magnification is large, the relationship of angle blur <parallel blur is established. Therefore, the correction range of the angle blur is reduced unless parallel blur correction is stopped. Therefore, in this embodiment, the presence / absence of parallel blur correction is controlled.
図12は、第3の実施形態のデジタルカメラ1の電気的構成を示すブロック図である。図1に示すブロック図とは、等角速度時積分対象変更回路43の代わりに平行ブレ制御変更回路46を備えたところが異なっている。平行ブレ制御変更回路46は、平行ブレ補正制御変更部、補正機構駆動制御部(不図示)を備えている。
FIG. 12 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the
また、ブレ検出手段44は、X方向ジャイロセンサ100x及びY方向ジャイロセンサの他、X方向加速度センサ及びY方向加速度センサ(共に不図示)を備えており、それぞれX方向とY方向の平行ブレを検出可能に構成されている。なお、平行ブレは、角加速度センサを用いて検出するように構成してもよい。
In addition to the
平行ブレ制御変更回路46は、ブレ検出手段44のジャイロセンサの出力信号及び加速度センサの出力信号に応じて、補正レンズ41を光軸と垂直方向に移動させるように補正機構42を制御することで、角度ブレと平行ブレを補正する。
The parallel shake
図13は、本実施形態に係る合成パノラマ画像撮影モードにおける手ブレ補正処理を示すフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart showing camera shake correction processing in the composite panoramic image shooting mode according to the present embodiment.
ステップS1〜ステップS5までの処理は、これまでと同様である。即ち、デジタルカメラ1は、ジャイロセンサ100xの出力信号に基づいて、デジタルカメラ1が等角速度運動状態であるか否かを判定する(ステップS5)。
The processing from step S1 to step S5 is the same as before. That is, the
デジタルカメラ1が等角速度運動状態であると判断した場合には、平行ブレ制御変更回路46の平行ブレ補正制御変更部は、X方向加速度センサからの平行ブレ量の取得及び補正量の算出を停止する。また、補正機構駆動制御部は、X方向ジャイロセンサ100xの出力信号に基づいて取得した角度ブレ量のみを参照して、補正機構42を駆動する(ステップS21)。
When it is determined that the
また、デジタルカメラ1が等角速度運動をしていないと判断した場合には、ジャイロセンサ及び加速度センサの出力信号に基づいて、角度ブレと平行ブレの両方の補正を行う(ステップS22)。
If it is determined that the
なお、いずれにしても、Y方向については角度ブレと平行ブレの両方の補正を行えばよい。 In any case, both angle blur and parallel blur may be corrected in the Y direction.
デジタルカメラ1を一定方向にスイングしながら撮影を行う合成パノラマ画像撮影モードは、一般に風景等を撮影するものであるため、被写体との距離が遠いと考えられる。図11に示すように、被写体距離が遠い場合には平行ブレは角度ブレに対して無視できるため、平行ブレに対する補正制御を停止することで、角度ブレについてのX方向のブレ補正範囲を確保することが可能となる。
The composite panoramic image shooting mode in which the
[第4の実施形態]
次に、第4の実施形態について説明する。本実施形態は、合成パノラマ画像撮影モードにおいて、シャッタボタンが押下された後、デジタルカメラ1が等角速度運動状態になってからパノラマ画像の合成を開始する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. In this embodiment, in the combined panoramic image shooting mode, after the shutter button is pressed, the
図14は、第4の実施形態のデジタルカメラ1の電気的構成を示すブロック図である。図1に示すブロック図とは、等角速度時積分対象変更回路43の代わりにブレ補正開始判断回路47を備えたところが異なっている。ブレ補正開始判断回路47は、CPU15と通信可能に構成されており、角速度微分演算部、等角速度状態判定部、ブレ補正動作開始判断部、画像合成許可信号出力部(不図示)を備えている。
FIG. 14 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the
図15は、本実施形態に係る合成パノラマ画像撮影モードにおける撮影制御処理を示すフローチャートである。 FIG. 15 is a flowchart showing a shooting control process in the composite panoramic image shooting mode according to the present embodiment.
デジタルカメラ1は、操作部21により合成パノラマ画像撮影モードに設定されると、まず手ブレ補正機能がONされているか否かを判定する(ステップS1)。
When the
手ブレ補正機能がONされている場合には、ブレ検出手段44が動作を開始する。ブレ補正開始判断回路47は、ブレ検出手段44から、X方向ジャイロセンサ100xの出力信号のハイパスフィルタ処理前後の信号を取得する(ステップS2)。
When the camera shake correction function is on, the motion detection means 44 starts operating. The blur correction start determination circuit 47 acquires the signal before and after the high-pass filter processing of the output signal of the X
次に、ブレ補正開始判断回路47の角速度微分演算部は、ハイパスフィルタ処理後の信号を微分し(ステップS3)、等角速度状態判定演算部は、この微分値の絶対値が時間T以上連続で閾値B以上であるか否かを判定する(ステップS4)。 Next, the angular velocity differential calculation unit of the blur correction start determination circuit 47 differentiates the signal after the high-pass filter processing (step S3), and the constant angular velocity state determination calculation unit determines that the absolute value of the differential value is continuous for time T or more. It is determined whether or not it is equal to or greater than the threshold value B (step S4).
微分値の絶対値が時間T以上連続で閾値B以上でないと判断した場合は、ステップS2に戻り、微分値の絶対値が時間T以上連続で閾値B以上となるまで同様の処理を繰り返す。即ち、デジタルカメラ1がスイングされるまで同様の処理を繰り返す。
If it is determined that the absolute value of the differential value is not more than the threshold value B for a time T or longer, the process returns to step S2, and the same processing is repeated until the absolute value of the differential value is not less than the threshold value B for a time T or more. That is, the same processing is repeated until the
微分値の絶対値が時間T以上連続で閾値B以上と判断された場合は、デジタルカメラ1のスイングが開始されたと判断し、ステップS5へ移行する。
If it is determined that the absolute value of the differential value is continuous for the time T or longer and is equal to or greater than the threshold value B, it is determined that the swing of the
ステップS5では、ブレ補正開始判断回路47の角速度微分演算部は、ブレ検出手段44のハイパスフィルタ処理前の信号を微分する。そして、等角速度状態判定部は、ハイパスフィルタ処理前の信号が閾値以上であり、かつその微分値がゼロ近傍であるか否かを判定する(ステップS5)。
In step S <b> 5, the angular velocity differential calculation unit of the shake correction start determination circuit 47 differentiates the signal before the high-pass filter processing of the
ハイパスフィルタ処理前の信号が閾値未満である場合、又は微分値がゼロ近傍でない場合には、デジタルカメラ1が等角速度運動状態でないと判断し、ステップS5に戻る。したがって、デジタルカメラ1が等角速度運動状態となるまで、ステップS5の処理を繰り返す。
If the signal before the high-pass filter processing is less than the threshold value, or if the differential value is not near zero, it is determined that the
ハイパスフィルタ処理前の信号が閾値以上であり、かつ微分値がゼロ近傍である場合には、デジタルカメラ1が等角速度運動状態であると判断する。この判断結果に基づいて、ブレ補正動作開始判断部は、補正機構42の制御を開始させる(ステップS31)。これにより、補正レンズ41の制御が開始され、手ブレの補正が可能となる。
If the signal before the high-pass filter processing is equal to or greater than the threshold value and the differential value is near zero, it is determined that the
さらに、ブレ補正開始判断回路47の画像合成許可信号出力部は、CPU15に対し、画像合成許可信号を出力する。この信号を取得したCPU15は、CCD11等の撮像系の駆動を開始させ、パノラマ画像の合成を開始する(ステップS32)。
Further, the image composition permission signal output unit of the blur correction start determination circuit 47 outputs an image composition permission signal to the
このように、本実施形態では、撮影者によるデジタルカメラ1のスイング動作が安定してからブレ補正と画像合成を開始するようにしたので、スイング方向の補正範囲を確保しつつ、劣化の少ない合成画像を取得することが可能となる。
As described above, in this embodiment, since the shake operation of the
本明細書では、X方向に一定速度でスイング(パンニング)しながら撮影する場合の手ブレを補正する例を説明しているが、本発明はY方向に一定速度でスイング(チルチング)しながら撮影する場合にも適用可能である。この場合は、Y方向のジャイロセンサのハイパスフィルタ処理前後の信号を用いて、同様の処理を行えばよい。デジタルカメラ1を縦に構えて(X、Y方向を90度変更して)パンニングした場合も同様である。
In this specification, an example of correcting camera shake when shooting while swinging (panning) at a constant speed in the X direction has been described. However, the present invention captures images while swinging (tilting) at a constant speed in the Y direction. It is also applicable to In this case, the same processing may be performed using signals before and after the high-pass filter processing of the gyro sensor in the Y direction. The same applies when panning with the
1…デジタルカメラ、10…撮影レンズ、11…CCD、15…CPU、21…操作部、41…補正レンズ、42…補正機構、43…等角速度時積分対象変更回路、44…ブレ検出手段、45…等角速度時駆動制御変更回路、46…平行ブレ制御変更回路、47…ブレ補正開始判断回路、100x…X方向ジャイロセンサ、101…ハイパスフィルタ、102、103…A/D変換器、104…等角速度検出回路、105…積分回路、106…位相補償回路、107…乗算器、108…サーボ演算部、109…ドライバ、110…補正機構
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記撮像装置のブレに応じたブレ信号を出力するセンサと、
前記センサから出力されたブレ信号にハイパスフィルタ処理を行い、前記ブレ信号に重畳したドリフト成分を除去して出力するハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタ処理後のブレ信号に基づいて、前記ブレによる被写体像ブレを光学的に補正するブレ補正手段と、
前記ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて、前記撮像装置が等角速度運動状態であるか否かを検出する等角速度運動検出手段と、
を備え、
前記ブレ補正手段は、前記撮像装置が等角速度運動状態である場合に、等角速度運動方向の被写体像ブレについては前記ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて補正することを特徴とするブレ補正装置。 A blur correction device that corrects a subject image blur of an imaging device that converts a received subject image into an image signal by an imaging unit,
A sensor that outputs a blur signal corresponding to the blur of the imaging device;
A high-pass filter that performs high-pass filter processing on the blur signal output from the sensor, and removes and outputs a drift component superimposed on the blur signal;
Based on the blur signal after the high-pass filter processing, blur correction means for optically correcting subject image blur due to the blur,
Based on the blur signal before the high-pass filter processing, a constant angular velocity motion detecting means for detecting whether or not the imaging device is in a constant angular velocity motion state;
With
The blur correction device corrects subject image blurring in a uniform angular velocity motion direction based on a blur signal before the high-pass filter processing when the imaging device is in a uniform angular velocity motion state. .
前記ブレ補正手段は、前記ブレによる被写体像ブレをパン方向とチルト方向のそれぞれについて光学的に補正し、
前記等角速度運動検出手段は、前記ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて、前記等角速度運動方向がパン方向かチルト方向かを検出することを特徴とする請求項1に記載のブレ補正装置。 The sensors output blur signals in the pan direction and tilt direction of the imaging device, respectively.
The blur correction unit optically corrects subject image blur due to the blur in each of the pan direction and the tilt direction,
2. The blur correction apparatus according to claim 1, wherein the constant angular velocity motion detecting unit detects whether the constant angular velocity motion direction is a pan direction or a tilt direction based on a blur signal before the high-pass filter processing.
前記ブレ補正手段は、前記角度ブレ及び平行ブレによる被写体像ブレを光学的に補正するとともに、前記撮像装置が等角速度運動状態である場合に、等角速度運動方向については平行ブレによる被写体像ブレの補正を停止することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のブレ補正装置。 The sensor outputs a shake signal corresponding to angle shake and parallel shake,
The blur correction unit optically corrects subject image blur due to the angular blur and parallel blur, and when the image pickup apparatus is in a constant angular velocity motion state, the subject image blur due to parallel blur is detected in the constant angular velocity motion direction. 4. The blur correction device according to claim 1, wherein the correction is stopped.
受光した被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、
前記撮像装置のブレに応じたブレ信号を出力するセンサと、
前記センサから出力されたブレ信号にハイパスフィルタ処理を行い、重畳するドリフト成分を除去して出力するハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタ処理後のブレ信号に基づいて、前記ブレによる被写体像ブレを光学的に補正するブレ補正手段と、
前記ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて、前記撮像装置が等角速度運動状態であるか否かを検出する等角速度運動検出手段と、
を備え、
前記ブレ補正手段は、前記撮像装置の等角速度運動状態が検出されると、等角速度運動方向の被写体像ブレについては前記ハイパスフィルタ処理前のブレ信号に基づいて補正することを特徴とする撮像装置。 In an imaging device that performs continuous shooting by swinging the device body in a certain direction,
Imaging means for converting a received subject image into an image signal;
A sensor that outputs a blur signal corresponding to the blur of the imaging device;
A high-pass filter that performs high-pass filter processing on the blur signal output from the sensor, and removes and outputs a superimposed drift component;
Based on the blur signal after the high-pass filter processing, blur correction means for optically correcting subject image blur due to the blur,
Based on the blur signal before the high-pass filter processing, a constant angular velocity motion detecting means for detecting whether or not the imaging device is in a constant angular velocity motion state;
With
The blur correction unit corrects subject image blur in the direction of constant angular velocity motion based on a blur signal before the high-pass filter processing when a constant angular velocity motion state of the imaging device is detected. .
前記合成パノラマ画像撮影モードに設定されると、前記連続撮影した画像を合成してパノラマ画像を生成する画像合成手段を備えたことを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。 The imaging device has a composite panoramic image shooting mode,
The image pickup apparatus according to claim 7, further comprising an image composition unit configured to compose the continuously photographed images to generate a panorama image when the composite panorama image photographing mode is set.
前記撮像装置のブレに応じたブレ信号をセンサから取得するブレ信号取得工程と、
前記取得したブレ信号に重畳するドリフト成分を除去して出力するハイパスフィルタ処理工程と、
前記ハイパスフィルタ処理工程後のブレ信号に基づいて前記撮像手段の光軸に垂直な平面内で駆動される補正機構を駆動することで、前記ブレによる被写体像ブレを光学的に補正するブレ補正工程と、
前記ハイパスフィルタ処理工程前のブレ信号に基づいて、前記撮像装置が等角速度運動状態であるか否かを検出する等角速度運動検出工程と、
を備え、
前記ブレ補正工程は、前記撮像装置が等角速度運動状態である場合に、等角速度運動方向の被写体像ブレについては前記ハイパスフィルタ処理工程前のブレ信号に基づいて前記補正機構を駆動して補正することを特徴とするブレ補正方法。 A blur correction method for correcting a subject image blur of an imaging device that converts a received subject image into an image signal by an imaging means,
A blur signal acquisition step of acquiring from the sensor a blur signal corresponding to the blur of the imaging device;
A high-pass filter processing step of removing and outputting a drift component superimposed on the acquired blur signal;
A blur correction step of optically correcting subject image blur due to the blur by driving a correction mechanism driven in a plane perpendicular to the optical axis of the imaging unit based on the blur signal after the high-pass filter processing step. When,
Based on a shake signal before the high-pass filter processing step, a constant angular velocity motion detection step for detecting whether or not the imaging device is in a constant angular velocity motion state;
With
In the blur correction step, when the imaging apparatus is in a constant angular velocity motion state, subject image blur in the constant angular velocity motion direction is corrected by driving the correction mechanism based on a blur signal before the high-pass filter processing step. A blur correction method characterized by the above.
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