JP2004219548A

JP2004219548A - 像振れ補正装置

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Publication number: JP2004219548A
Application number: JP2003004365A
Authority: JP
Inventors: Aiko Higure; 愛子日暮; Akira Higo; 晶肥後
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-10
Also published as: JP4305723B2

Abstract

【課題】振動に対して像振れ補正する対象の周波数帯域をパン／チルト動作の頻度に応じて変更することによりパン／チルト動作の頻度に応じた適切な像振れ補正を行えるようにした像振れ補正装置を提供する。
【解決手段】角速度センサ１４からの角速度信号に基づいてＣＰＵ２４は、像振れを補正する防振レンズ１０の位置を求める。また、角速度信号に基づいてパン／チルト動作の頻度を検出する。そして、その頻度に基づいて角速度信号に対する積分特性（ローパスフィルタ３４のカットオフ周波数）を変更する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は像振れ補正装置に係り、特に振動によるカメラの像振れを補正（防止）する像振れ補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、テレビカメラの像振れ補正装置として、撮影光学系に防振レンズを光軸と直交する面内で移動自在に配置し、カメラ（カメラの撮影光学系）に振動が加わると、その振動を打ち消す方向に防振レンズをアクチュエータで駆動して像振れを補正するようにしたものが知られている。このような像振れ補正装置では、カメラに加わった振動を振れ検出センサ（角速度センサや加速度センサ等）によって検出し、その振れ検出センサから出力される振れ信号に基づいて像振れを補正するための防振レンズの変位量が求められるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、振れ検出センサから出力される振れ信号には、手ぶれのような補正すべき振動に起因する信号の他に、パン操作やチルト操作のような撮影者の意図的なカメラ操作に起因する信号等も含まれている。従って、単に振れ信号に基づいて防振レンズを駆動すると、パン／チルト操作時にも像振れ補正が行われる。しかしながら、パン／チルト操作時に像振れ補正が行われると、パン／チルト動作終了後に像振れ（ゆれ戻し）が生じ、カメラ操作や映像に違和感が生じるため好ましくない。
【０００４】
そこで、従来、振れ検出センサから出力された振れ信号がパン／チルト操作によるものか否かを自動で判断し、パン／チルト操作によるものと判断した場合には像振れ補正を停止し、防振レンズを可動範囲の中心（変位量０とする基準位置）に戻して停止させておくようにしたゆれ戻し補正が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２２９０８９号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平５−１４２６２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにゆれ戻し補正を行うようにした場合、ゆれ戻し補正を行わない場合に比べて、パン／チルト操作が行われていない静止状態のときの像振れ補正性能が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、パン／チルト操作の頻度を考慮して適切な補正性能を発揮することができる像振れ補正装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光学系により結像された像の像振れを検出し、該像振れを示す振れ信号を出力する像振れ検出手段と、該像振れ検出手段により出力された振れ信号に基づいて像振れを補正する像振れ補正手段と、を備えた像振れ補正装置において、所定時間間隔で前記光学系のパン／チルト動作が行われているか否かを判断し、所定時間経過する間にパン／チルト動作が行われていると判断した回数を取得するパン／チルト動作回数取得手段と、前記パン／チルト動作回数取得手段により取得された回数に基づいて、振れ信号に対して像振れ補正の対象とする周波数帯域を変更する対象周波数帯域変更手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記パン／チルト動作回数取得手段は、前記像振れ検出手段により出力された振れ信号の値が所定値を超えている場合にパン／チルト動作が行われていると判断することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記対象周波数帯域変更手段は、前記パン／チルト動作回数取得手段により取得された回数が所定値より多い場合には、所定値より少ない場合に比べて前記像振れ補正の対象とする周波数帯域の低域側のカットオフ周波数を上げることを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、パン／チルト動作の回数を検出し、その回数に応じて像振れ補正の対象とする振れ信号の周波数帯域を変更するようにしたため、パン／チルト操作の頻度に応じて適切な像振れ補正性能が発揮されるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る像振れ補正装置の好ましい実施の形態について詳述する。
【００１４】
図１は、本発明に係る像振れ補正装置の実施の形態を示した構成図である。像振れ補正装置は、例えば、テレビカメラ用のレンズ装置（撮影レンズ）、ムービカメラ、又は、スチルカメラ等に搭載され、同図に示す防振レンズ１０は、本装置が搭載されるレンズ装置又はカメラの撮影光学系において、光軸に対して垂直な面内で上下（鉛直方向）、左右（水平方向）に移動自在に配置される。また、防振レンズ１０は、モータ１２により上下、又は、左右に駆動されるようになっており、カメラ（撮影光学系）に振動が生じた場合には、このモータ１２により像振れを防止する位置（振動を打ち消す位置）に移動するようになっている。尚、防振レンズ１０が上下、左右に移動すると撮影光学系の撮影範囲が上下、左右に変位する。また、防振レンズ１０は上下方向と左右方向のいずれの方向についても各方向に生じた振動に基づいて同様に駆動されるため、本実施の形態では、一方向（以下、左右方向）に対する像振れ補正を行う構成についてのみ説明し、他方向に対して同様に構成されるものとする。
【００１５】
同図に示す角速度センサ１４は、例えばジャイロセンサであり、カメラの振動を検出するための振れ検出センサとして用いられる。この角速度センサ１４は、例えばレンズ鏡胴の上面に設置され、レンズ鏡胴の左右方向の振動の角速度を検出し、検出した角速度に応じた電圧の電気信号を出力する。尚、角速度センサ１４から出力される信号を以下、角速度信号という。
【００１６】
角速度センサ１４から出力された角速度信号は、２つの線路に分岐され、一方は、ハイパスフィルタ１５によって低周波ノイズが除去された後、Ａ／Ｄ変換器１６によってデジタル信号に変換される。そして、ＣＰＵ２４に与えられる。他方は、角速度センサ１４から出力された角速度信号がそのままＡ／Ｄ変換器１８によってデジタル信号に変換されてＣＰＵ２４に与えられる。
【００１７】
また、本実施の形態における撮影レンズは、ズーム倍率（焦点距離）の変更が可能であり、その設定位置（ズーム位置）に対応する電圧の検出信号がズーム位置検出器２０から出力され、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル信号に変換された後、ＣＰＵ２４に与えられるようになっている。
【００１８】
ＣＰＵ２４の処理内容については後述するが、ＣＰＵ２４からは、目標とする防振レンズ１０の位置、即ち、防振レンズ１０の基準位置に対する変位量を示す位置指令信号がＤ／Ａ変換器２６に出力されるようになっている。Ｄ／Ａ変換器２６に出力された位置指令信号は、アナログの電圧信号に変換された後、加算器３０に入力される。尚、防振レンズ１０の基準位置は、例えば可動範囲の中心（振れ中心）とし、そのときの位置を示す信号値を零とする。ただし、基準位置は振れ中心でなくてもよい。
【００１９】
加算器３０には、防振レンズ１０の現在位置を示す位置信号としてモータ１２の回転位置を検出するポテンショメータ２８からの電圧信号が与えられており、ＣＰＵ２４からの位置指令信号とポテンショメータ２８からの位置信号との差を示す電圧信号が生成される。そして、その電圧信号がアンプ（サーボアンプ）３２に与えられる。
【００２０】
アンプ３２は、加算器３０から与えられた電圧信号を所定のゲインで増幅してモータ１２に印加する。これにより加算器３０から与えられる電圧信号が零となるようにモータ１２が駆動され、ＣＰＵ２４からの位置指令信号により指令された位置に防振レンズ１０が移動する。
【００２１】
続いて、ＣＰＵ２４の処理について説明する。図１のＣＰＵ２４のブロックにはＣＰＵ２４で行われる各処理に対応する機能ブロックで示されており、ＣＰＵ２４の処理を各機能ブロックの処理として説明する。
【００２２】
ＣＰＵ２４において、上記Ａ／Ｄ変換器１６から与えられた角速度信号は、ローパスフィルタ３４によって低周波成分のみが抽出される。尚、この処理は角速度信号を積分する処理に相当する。
【００２３】
ローパスフィルタ３４は、パラメータの変更によりフィルタ特性（周波数特性）の変更が可能で、後述のパン／チルト検出部３８の特性制御によりフィルタ特性が変更されるようになっている。例えば、ローパスフィルタ３４のカットオフ周波数ｆｃが約１Ｈｚと約３Ｈｚとで切り替えられる。尚、以下、ローパスフィルタ３４のカットオフ周波数ｆｃは１Ｈｚと３Ｈｚとで切り替えられるものとする。
【００２４】
ここで、ローパスフィルタ３４と角速度センサ１４の周波数特性について説明する。ローパスフィルタ３４のカットオフ周波数ｆｃが１Ｈｚと３Ｈｚの場合において、ローパスフィルタ３４の周波数特性は、図２のような周波数応答（ゲイン特性）により表される。尚、同図のゲイン特性は、一定振幅の正弦波入力信号の周波数と正弦波出力信号の振幅との関係を示す。
【００２５】
一方、角速度センサ１４の周波数特性は、図３に示すような周波数応答（ゲイン特性）により表される。尚、同図のゲイン特性は、一定振幅の正弦波入力信号（正弦波状に変化する角速度）の周波数と正弦波出力信号（正弦波状に変化する角速度信号）の振幅との関係を示す。
【００２６】
したがって、これらのローパスフィルタ３４と角速度センサ１４の両方を考慮した周波数特性、即ち、カメラに生じた振動の角速度の積分に関する特性（積分特性）は、図２と図３のゲイン特性の足し合わせで表され、ローパスフィルタ３４のカットオフ周波数が１Ｈｚと３Ｈｚの場合でそれぞれ図４に示すようなゲイン特性が得られるようになる。
これによれば、像振れ補正の対象となる振動の全周波数範囲において、ローパスフィルタ３４のカットオフ周波数が１Ｈｚの場合には１Ｈｚをカットオフ周波数とするハイパスフィルタのような周波数特性を示し、ローパスフィルタ３４のカットオフ周波数が３Ｈｚの場合には３Ｈｚをカットオフ周波数とするハイパスフィルタのような周波数特性を示す。これにより、ローパスフィルタ３４のカットオフ周波数が１Ｈｚの場合には、１Ｈｚよりも大きい周波数の振動に対して像振れ補正が実行され、ローパスフィルタ３４のカットオフ周波数が３Ｈｚの場合には、３Ｈｚよりも大きい周波数の振動に対して像振れ補正が実行される。
【００２７】
以上のようにローパスフィルタ３４を通過した信号は、ゲイン部３６によって所定のゲインで増幅され、その信号が上記位置指令信号としてＤ／Ａ変換器２６に出力される。尚、ゲイン部３６におけるゲインはズーム位置検出器２０から得られるズーム位置に応じた値に設定される。
【００２８】
以上のようなＣＰＵ２４の処理により、Ａ／Ｄ変換器１６から与えられた角速度信号に基づいて、カメラに加わった振動に対して像振れを補正（防止）するための防振レンズ１０の位置、即ち、防振レンズ１０の振れ中心に対する変位量を示す位置指令信号が求められ、Ｄ／Ａ変換器２６に出力される。
【００２９】
一方、上記Ａ／Ｄ変換器１８から与えられた角速度信号は、パン／チルト検出部３８に読み取られる。角速度信号を読み取ったパン／チルト検出部３８は、その角速度信号に基づいてパン／チルト動作の頻度を検出する。
【００３０】
例えば、図５に示すようにＡ／Ｄ変換器１８から得られた角速度信号の値が所定の閾値Ｖ_Ｓより大きい場合には、その角速度信号がパン／チルト動作によるもの、即ち、パン／チルト動作が行われたと判断する。尚、角速度信号の値が閾値−Ｖ_Ｓより値が小さくなった場合も同様である。このような判断を一定時間経過する間に所定時間間隔で行い、パン／チルト動作が行われたと判断した回数を計測する。
【００３１】
そして、上述のようにカウントしたパン／チルト動作の回数が所定数より少ない場合には、パン／チルト動作の頻度は少ないと判断し、ローパスフィルタ３４のカットオフ周波数ｆｃを１Ｈｚに設定する。これによって１Ｈｚより大きい周波数の振動に対して像振れ補正が実行され、カメラが静止状態にあるときに最適な像振れ補正性能を発揮する。
【００３２】
一方、パン／チルト動作の回数が前記所定数以上の場合には、パン／チルト動作の頻度が多いと判断し、ローパスフィルタ３４のカットオフ周波数ｆｃを３Ｈｚに設定する。これによって３Ｈｚより大きい周波数の振動に対してのみ像振れ補正が実行され、パン／チルト動作に起因すると考えられる３Ｈｚより小さい振動に対しては像振れ補正を実行しないようになる。このため、カメラがパン／チルト動作しているときにゆれ戻しが生じないようになる。
【００３３】
以上のようなローパスフィルタ３４の特性制御によって、パン／チルト動作の頻度に応じて最適な積分特性が設定され、適切な像振れ補正が行われるようになる。
【００３４】
尚、本実施の形態では省略しているが水平方向と垂直方向に関する角速度信号がそれぞれ別々の角速度センサから得られ、水平方向の角速度信号からはパン動作について、垂直方向の角水平方向の角速度信号からはチルト動作についての回数や頻度が検出される。また、ローパスフィルタによる積分処理等も水平方向と垂直方向の角速度信号に対して個別に行われる。従って、ローパスフィルタの特性（積分特性）も水平方向の角速度信号に対してはパン動作の頻度により変更され、垂直方向の角速度信号に対してはチルト動作の頻度により変更される。但し、パン動作及びチルト動作の総合的な頻度を考慮して水平方向及び垂直方向のいずれも同じ積分特性に設定、変更するようにしてもよい。
【００３５】
図６は、ローパスフィルタ３４のフィルタ特性（積分特性）を設定するＣＰＵ２４の処理手順を示したフローチャートである。まず、ＣＰＵ２４は、タイマーをクリアする（ステップＳ１０）。そして、角速度センサ１４からＡ／Ｄ変換器１８を介して角速度信号を取得し、その角速度信号に基づいてパン／チルト動作が行われているか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＹＥＳと判定した場合には、パン／チルト回数のカウント値を１増加させる（ステップＳ１４）。尚、パン／チルト回数のカウント値の初期値は０である。一方、ステップＳ１２でＮＯと判定した場合には、パン／チルト回数のカウント値を増加させない。
【００３６】
続いて、ＣＰＵ２４はタイマーの計測時間が一定時間経過したことを示すか否かを判定する（ステップＳ１６）。ＮＯと判定した場合にはステップＳ１２からの処理を繰り返す。一方、ＹＥＳと判定した場合にはステップＳ１４で示したパン／チルト回数のカウント値が所定値ｎより小さいか否かを判定する（ステップＳ１８）。ＹＥＳと判定した場合、即ち、パン／チルト動作の頻度が少ないと判断した場合には、ローパスフィルタ３４のカットオフ周波数ｆｃを下げる（１Ｈｚに設定する）（ステップＳ２０）。一方、ＮＯと判定した場合、即ち、パン／チルト動作の頻度が多いと判断した場合には、ローパスフィルタ３４のカットオフ周波数ｆｃを上げる（３Ｈｚに設定する）（ステップＳ２２）。以上の処理によりパン／チルト動作の頻度に応じて適切な積分特性が設定される。
【００３７】
以上、上記実施の形態では、撮影光学系の光軸に垂直な面内で変位する防振レンズによって像振れを防止する場合について説明したが、本発明は他の方式による像振れ補正装置にも適用できる。例えば、撮像素子から映像信号を切り出す範囲をシフトさせて像振れを補正するような電子的方法を用いた像振れ補正装置においても本発明を適用することができる。
【００３８】
また、上記実施の形態ではパン／チルト動作か否かを角速度信号が所定値を超えたか否かにより判断するようにしたが、他の方法で判断してもよい。
【００３９】
また、本発明は、テレビカメラ以外の像振れ補正にも適用できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る像振れ補正装置によれば、パン／チルト動作の回数を検出し、その回数に応じて像振れ補正の対象とする振れ信号の周波数帯域を変更するようにしたため、パン／チルト操作の頻度に応じて適切な像振れ補正性能が発揮されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る像振れ補正装置の実施の形態を示した構成図である。
【図２】図２は、ローパスフィルタのフィルタ特性を例示した図である。
【図３】図３は、角速度センサの周波数特性を例示した図である。
【図４】図４は、ローパスフィルタと角速度センサとの両方を考慮した周波数特性を例示した図である。
【図５】図５は、角速度センサから出力される角速度信号の例を示した図である。
【図６】図６は、ローパスフィルタのフィルタ特性（周波数特性）を設定するＣＰＵの処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…防振レンズ、１２…モータ、１４…角速度センサ、１５…ハイパスフィルタ、１６、１８、２２…Ａ／Ｄ変換器、２０…ズーム位置検出器、２４…ＣＰＵ、２６…Ｄ／Ａ変換器、２８…ポテンショメータ、３０…加算器、３２…アンプ、３４…ローパスフィルタ、３６…ゲイン部、３８…パン／チルト検出部

Claims

光学系により結像された像の像振れを検出し、該像振れを示す振れ信号を出力する像振れ検出手段と、該像振れ検出手段により出力された振れ信号に基づいて像振れを補正する像振れ補正手段と、を備えた像振れ補正装置において、
所定時間間隔で前記光学系のパン／チルト動作が行われているか否かを判断し、所定時間経過する間にパン／チルト動作が行われていると判断した回数を取得するパン／チルト動作回数取得手段と、
前記パン／チルト動作回数取得手段により取得された回数に基づいて、振れ信号に対して像振れ補正の対象とする周波数帯域を変更する対象周波数帯域変更手段と、
を備えたことを特徴とする像振れ補正装置。
前記パン／チルト動作回数取得手段は、前記像振れ検出手段により出力された振れ信号の値が所定値を超えている場合にパン／チルト動作が行われていると判断することを特徴とする請求項１の像振れ補正装置。
前記対象周波数帯域変更手段は、前記パン／チルト動作回数取得手段により取得された回数が所定値より多い場合には、所定値より少ない場合に比べて前記像振れ補正の対象とする周波数帯域の低域側のカットオフ周波数を上げることを特徴とする請求項１又は２の像振れ補正装置。