JP2006238098A

JP2006238098A - 静止画像撮像装置

Info

Publication number: JP2006238098A
Application number: JP2005050331A
Authority: JP
Inventors: Michio Kobayashi; 道夫小林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】使用者の個人差や被写体の移動状況や車両等による外的振れ要因が作用している場合でも正確な手振れ補正を行う。
【解決手段】筐体の水平方向及び垂直方向の振れを検出する水平方向及び垂直方向振れ検出手段と、該水平方向及び垂直方向振れ検出手段の少なくとも一方について検出信号を使用者の手振れ態様に応じて補正する補正手段を設け、該補正手段で補正した検出信号に基づいて静止画像撮像装置の手振れ補正を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタルカメラなどの静止画像を撮像する静止画像撮像装置に関し、使用態様に応じた最適な手振れ補正を行うようにしたものである。

従来の静止画像撮像装置としては、例えば撮影時の振れを補正する振れ補正手段と振れ補正禁止信号発生手段と振れ補正禁止信号発生手段から出力される振れ補正禁止信号に応じて振れ補正手段の作動を禁止する制御を行う制御装置とを有し、自動車、鉄道車両等の車両の揺れに起因する外的要因に対して手振れ補正することにより却って振れを増大させる場合に手振れ補正を禁止するようにした振れ補正機能を有するカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２１８９５９号公報（第１頁、第５頁、図３）

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、車両の揺れ等の外的振れ要因が作用している状態で手振れ補正を禁止するので、車両の揺れ等の外的振れ要因に対してはある程度手振れを解消することができるが、通常の手振れ補正では、手振れ補正の条件を決めるために或る母集団による手振れ補正データを平均して、手振れ補正の制御パラメータを設定するので、使用者の個人的な振れ特性や被写体の移動状況等による撮影モードによる振れ特性については正確な手振れ補正を行うことができないという未解決の課題がある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、使用者の個人差や被写体の移動状況や車両等による外的振れ要因が作用している場合でも正確な手振れ補正を行うことができる静止画像撮像装置を提供することを目的としている。

第１の技術手段に係る静止画像撮像装置は、静止画像を撮像する撮像手段と、該撮像手段の水平方向及び垂直方向の振れを検出する水平方向及び垂直方向振れ検出手段と、該水平方向及び垂直方向振れ検出手段の少なくとも一方について検出信号を使用者の手振れ態様に応じて補正する補正手段を設け、該補正手段で補正した検出信号に基づいて前記撮像手段で撮像した静止画像データの手振れ補正を行うようにしたことを特徴としている。

この第１の技術手段では、使用者の手振れ態様に応じて水平方向及び垂直方向振れ検出手段の検出信号少なくとも一方を補正する補正手段を有するので、使用者の個人差、車両の揺れ等の外的振れ要因、被写体の移動状況等に合わせた振れ検出手段の検出信号の補正を行うことができ、使用者に応じた最適な手振れ補正制御を行って手振れのない静止画像データを得ることができる。

また、第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記補正手段は、大人、子供、性別に応じて個人差による手振れ補正値を設定するテーブルを有すると共に、該テーブルから使用者に応じた手振れ補正値を選択する補正値選択手段を有し、該補正値選択手段で選択した手振れ補正値に基づいて水平方向及び垂直方向振れ検出手段の少なくとも一方の検出信号を補正するように構成されていることを特徴としている。

この第２の技術手段では、使用者が大人、子供、性別等に応じて個人差による手振れ補正値を設定するテーブルを有し、このテーブルから補正値選択手段で使用者に応じた手振れ補正値を選択するので、使用者の手振れ特性に最適な手振れ補正を行うことができる。
さらに、第３の技術手段に係る静止画像撮像装置は、第１の技術手段において、前記補正手段は、使用者を識別する使用者識別手段と、該使用者識別手段で識別した使用者における前記水平方向及び垂直方向振れ検出手段の検出信号を学習する学習手段とを有すると共に、該学習手段の学習結果に基づいて前記水平方向及び垂直方向振れ検出手段の検出信号を学習する学習手段を有し、該学習手段で学習した学習結果に基づいて前記水平方向及び垂直方向振れ検出手段の検出信号を補正するようにしたことを特徴としている。

この第３の技術手段では、使用者識別手段で使用者を識別し、使用者毎に学習手段で、水平方向及び垂直方向振れ検出手段の検出信号を学習手段で学習し、この学習結果に基づいて使用者の個人差に応じて振れ検出手段の検出手段の補正を最適に行うことができる。
さらにまた、第４の技術手段に係る静止画像撮像装置は、第１の技術手段において、前記補正手段は、撮影対象の被写体の移動態様に基づいて手振れ補正値を設定するテーブルを有すると共に、該テーブルから被写体に応じた手振れ補正値を選択する補正値選択手段を有し、該補正値選択手段で選択した手振れ補正値に基づいて水平方向及び垂直方向振れ検出手段の少なくとも一方の検出信号を補正するように構成されていることを特徴としている。

この第４の技術手段では、撮影対象の被写体の移動態様即ち高速で移動する被写体や低速で移動する被写体、固定されてズームの少ない被写体、固定されてズーム率が大きい被写体等の各態様に応じて手振れ補正値を設定したテーブルから撮像する被写体の移動態様に応じた手振れ補正値を選択することにより、撮像する被写体に応じた最適な手振れ補正を行うことができる。

なおさらに、第５の技術手段に係る静止画像撮像装置は、第１乃至第４の何れか１つの技術手段において、前記補正手段は、撮影時の外的振れ要因に基づいて手振れ補正値を設定するテーブルを有し、該テーブルから前記外的振れ要因に応じた手振れ補正値を選択する補正値選択手段を有し、該補正値選択手段で選択した手振れ補正値に基づいて水平方向及び垂直方向振れ検出手段の少なくとも一方の検出信号を補正するように構成されていることを特徴としている。

この第５の技術手段では、撮影時の外的振れ要因即ち車両、船、飛行機等に乗車している場合にこれら乗り物の揺れによる外的振れ要因に基づいて手振れ補正値を設定したテーブルを有するので、外的振れ要因に応じて手振れ補正値を選択することにより、外的振れ要因に対して最適な手振れ補正を行うことができる。
また、第６の技術手段に係る静止画像撮像装置は、第１乃至第５の何れか１つの技術手段において、前記補正手段は、水平方向及び垂直方向振れ検出手段の検出信号の帯域を制限する帯域制限手段のフィルタ係数と該帯域制限手段で帯域制限された検出手段を増幅する増幅手段の増幅ゲインとの少なくとも一方を補正するように構成されていることを特徴としている。

この第６の技術手段では、水平方向及び垂直方向振れ検出手段の検出信号を帯域制限する帯域制限手段のフィルタ係数及び帯域制限後の検出信号を増幅する増幅手段の増幅ゲインの少なくとも一方を補正することにより、個人差や撮影状況に応じた最適な手振れ補正を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明をデジタルカメラに適用した場合の一実施形態を示すブロック図である。
図中、１はズームレンズであって、このズームレンズ１によって被写体像がその後段に配設された固体撮像素子２に結像される。この固体撮像素子２は、固体撮像素子駆動回路４からの駆動信号によって光電変換を行い、その光電変換出力がカメラ系信号処理部３に供給され、このカメラ系信号処理部３で、サンプリング処理、ＡＧＣ処理を行った後にＡ／Ｄ変換処理によってデジタルデータに変換してからガンマ補正処理、エンコード処理等が行われてラインメモリ５に入力される。ここで、ズームレンズ１及び固体撮像素子２で撮像手段が構成されている。

そして、本実施形態においては、手振れ補正として、水平方向及び垂直方向の両方向とも、実際に表示部に表示される有効エリアよりも大きめの画素エリアをもつ固体撮像素子２を採用し、発生する手振れ量に合わせて、手振れを吸収するように垂直方向は固体撮像素子駆動回路４によって固体撮像素子２からの有効画素分が切り出され、水平方向ではラインメモリ４で有効画素分が切り出されて最終的には、手振れ補正のない縦横比３：４の画面が生成される。

ラインメモリ５から水平方向の有効画素部が切り出されて手振れのない所定の画像データが液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等で構成される表示器１５に供給されると共に、記録系信号処理部６に出力され、この記録系信号処理部６でＪＰＥＧ変換等を行ってＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成される不揮発性メモリＮＭに記憶される。

一方、手振れ補正を行うために、筐体の垂直方向及び水平方向のコリオリ力が発生したときにこれを検出するジャイロセンサで構成される垂直方向及び水平方向角度センサ８及び９が設けられ、これら垂直方向及び水平方向角度センサ８及び９から出力される検出信号が帯域制限フィルタ１０及び１１に供給されて帯域制限された後、増幅器１２及び１３で増幅されてからＡ／Ｄ変換器１４でデジタル信号に変換されてデジタルカメラの制御を統括するマイクロコンピュータ７に供給される。

ここで、帯域制限フィルタ１０及び１１のフィルタ係数及び増幅器１２及び１３の増幅ゲインは後述するようにマイクロコンピュータ７で実行される手振れ補正処理によって設定される。
そして、マイクロコンピュータ７では、ズームレンズ１から広角から望遠までのズーム位置情報がズーム位置信号として入力され、このズーム位置信号に基づいてラインメモリ５に出力する水平方向の手振れ補正信号を形成すると共に、固体撮像素子駆動回路４に対する垂直方向の手振れ補正信号を生成する。

このマイクロコンピュータ７では、図２に示す手振れ補正処理を実行する。この手振れ補正処理は、手振れ補正モードを有効にする図示しない選択ボタンを押下したときに実行開始され、先ず、ステップＳ１で、手振れ補正メニューを液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等で構成される表示器１５に表示する表示処理を行う。
この手振れ補正メニューは、例えば図３に示すように、大人及び子供について夫々男女の性別に分けた４つの選択ボタン２０ａ〜２０ｄを表示する。

次いで、ステップＳ２に移行して、表示された手振れ補正メニューから何れか１つの選択ボタンが選択されたか否かを判定し、選択ボタンが選択されていないときには選択されるまで待機し、選択ボタンが選択されたときにはステップＳ３に移行する。
このステップＳ３では、選択された選択ボタンをもとに予め設定された手振れ補正値記憶テーブルを参照して帯域制限フィルタ１０及び１１のフィルタ係数並びに増幅器１２及び１３の増幅ゲインを算出し、次いで、ステップＳ４に移行して、算出したフィルタ係数及び増幅ゲインを夫々帯域制限フィルタ１０及び１１並びに増幅器１２及び１３に設定してから手振れ補正処理を終了する。

ここで、手振れ補正値記憶テーブルは、図４に示すように、大人の男女及び子供の男女別に夫々帯域制限フィルタ１０及び１１のフィルタ係数並びに増幅器１２及び１３の増幅ゲインが設定され、例えば大人と子供では、大人方が撮影時に安定感があり、手振れが少ないものとして帯域制限フィルタ１０及び１１の帯域制限範囲を例えば２〜１０Ｈｚに制限するフィルタ係数とし、増幅器１２及び１３の増幅ゲインを小さく設定するが、子供の場合には安定感がなく、速い角速度の手振れが発生する可能性が高いものとして帯域制限フィルタ１０及び１１の帯域制限範囲を例えば２〜２０Ｈｚに制限するフィルタ係数とし、増幅器１２及び１３の増幅ゲインを大きく設定し、さらに大人の女性は男性に比較して帯域制限範囲を多少広くすると共に、増幅ゲインを多少大きく設定し、同様に子供の女児でも男児に比較して帯域制限範囲を小さくすると共に、増幅ゲインを小さく設定されている。なお、図２の処理が補正値選択手段に対応している。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、デジタルカメラで被写体を撮像する際に、手振れ補正モードを有効にする選択ボタンが選択されていないときには、図２に示す手振れ補正処理が実行されず、マイクロコンピュータ７では、垂直方向角度センサ８及び水平方向角度センサ９に基づく手振れ補正処理を行うことはなく、固体撮像素子２からの基準エリアでの画像データの読出しが行われ、これがカメラ系信号処理部３でサンプリング処理、ＡＧＣ処理を行った後にガンマ処理、エンコード処理等を行ってラインメモリ５に入力し、このラインメモリ５の基準エリアから画像データが読出されて、記録系信号処理部６でＪＰＥＧ変換等の処理が行われて不揮発性メモリＮＭに格納される。

一方、手振れ補正モードを有効にするには、手振れモードを有効にする選択ボタンを選択することにより、図２に示す手振れ補正処理が実行され、先ず、手振れ補正メニューが表示器１５に表示される。そして、表示された手振れ補正メニューから使用者が大人であるか子供であるか及びその性別に応じて該当するメニューを選択すると、これに応じて、手振れ補正モード値記憶テーブルを参照して、使用者に最適な帯域制限フィルタ１０及び１１のフィルタ係数が算出されると共に、増幅器１２及び１３の増幅ゲインが算出され、次いで、算出されたフィルタ係数が帯域制限フィルタ１０及び１１に設定されると共に、増幅ゲインが増幅器１２及び１３に設定される。

このため、使用者の運動特性に近い手振れ補正値が設定されることにより、垂直方向角度センさ８及び垂直方向角度センサ９から出力される検出信号の帯域制限幅及び増幅度が設定されるので、大人の男性である場合には比較的速い手振れが起こる可能性が少ないので、手振れ補正量を小さく制限して大人の男性による比較的安定して小さな手振れ補正量による最適な手振れ補正が行われる。

また、使用者が子供の男児であるときには、運動量が比較的大きく、安定感が乏しいものとして、帯域制限幅を広くし且つ増幅度を大きくすることにより、速い手振れが発生した場合に、これに十分に対処できる手振れ補正量の垂直方向補正信号が固体撮像装子駆動回路４に出力されると共に、水平方向補正信号がラインメモリ５に出力されて安定感に乏しい使用者に合わせた最適な手振れ補正量が設定される。

その他、使用者が大人の女性である場合には、男性に比較して多少広めの帯域制限幅及び比較的大きな増幅ゲインが設定されて、男性に比較して多少速い手振れが発生したときに、この補正を正確に行うことができる。子供の女児である場合には男児に比べて、多少遅い手振れが発生するものとして帯域制限幅が小さくなり、増幅ゲインも小さく設定されて、女児の運動特性に最適な手振れ補正量が設定される。

このように、上記実施形態においては、使用者の運動特性に合わせて、垂直方向角度センサ８及び水平方向角度センサ９から出力される検出信号の帯域幅及び増幅ゲインを調整するので、使用者に最適な手振れ補正量を設定して、手振れのない画像データを不揮発性メモリＮＭに記憶することができる。しかも、垂直方向角度センサ８及び水平方向角度センサ９の検出信号に対する帯域制限フィルタのフィルタ係数及び増幅器の増幅ゲインを選定するようにしているので、両角度センサ８及び９の感度を使用者の手振れ特性に合わせて設定することになり、固体撮像素子駆動回路４に対する垂直方向補正信号及びラインメモリ５に対する水平方向補正信号を使用者の手振れ特性に合わせて設定する場合に比較して設定処理を容易に行うことができる。

なお、大人の男性でも個人差があり、手振れ補正を行った結果の画像を印刷して確認したときに、手振れ補正が少ない場合には、設定を変更大人の女性用に変更したり、子供用に変更したりすることにより、最適な手振れ補正値を設定することができる。
なお、上記実施形態においては、使用者の運動特性に応じて手振れ補正値を設定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、被写体の移動状況に応じて設定された手振れ補正値記憶テーブルを参照して、被写体の移動状況に応じた手振れ補正値を算出するようにしてもよい。この場合、被写体の移動状況としては、移動しない人物や風景、比較的低速で移動している人物，船、比較的高速で移動している自動車、鉄道車両、航空機等に応じて帯域制限フィルタ１０及び１１のフィルタ係数Ｃ₁〜Ｃ₄並びに増幅器１２及び１３の増幅ゲインＤ₁〜Ｄ₄を設定することにより、最適な手振れ補正を行うことができる。

また、使用者が自動車、船、飛行機等の移動手段に乗っている場合や水中で波の影響を受けている場合に、これらによって使用者に外的振れ要因が作用する場合には、これらの揺れ状況に応じて垂直方向及び水平方向の低域制限フィルタ１０及び１１のフィルタ係数及び増幅器１２及び１３の増幅ゲインを個別に設定した図６に示す鉄道車両、自動車、船、水中等に応じて帯域制限フィルタ１０及び１１のフィルタ係数Ｅ₁〜Ｅ₄並びに増幅器１２及び１３の増幅ゲインＦ₁〜Ｆ₄を設定した手振れ補正値記憶テーブルを設定して、この手振れ補正値記憶テーブルを参照して外的振れ要因に応じた最適な手振れ補正値を設定するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態においては、予め手振れ補正値記憶テーブルを設定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図７に示すように、手振れ補正処理で、先ず、ステップＳ１１で、デジタルカメラを使用する使用者毎に識別情報が入力されたか否かを判定し、識別情報が入力されていないときにはステップＳ１２に移行して、識別情報の入力を促すガイダンス情報を表示器１５に表示してから前記ステップＳ１１に戻り、識別情報が入力されたときにはステップＳ１３に移行する。

このステップＳ１３では、後述するように学習結果に基づいて手振れ補正値が設定されているか否かを判定し、手振れ補正値が設定されているときにステップＳ１４に移行して、設定されたフィルタ係数及び増幅ゲインを夫々帯域制限フィルタ１０及び１１並びに増幅器１２及び１３に自動設定してからステップＳ１５に移行し、手振れ補正値が設定されていないときには直接ステップＳ１５にジャンプする。

ステップＳ１５では、シャッターボタンが押下されたか否かを判定し、シャッターボタンが押下されていないときにはこれが押下されるまで待機し、シャッターボタンが押下されたときにはステップＳ１６に移行して、そのときの垂直方向角度センサ８及び垂直方向角度センサ９の検出信号を読込むと共に、照度、シャッター速度、ホワイトバランス等の手振れ補正に必要なデータを収集して、これらを識別情報と対応付けして不揮発性メモリＮＭに記憶する学習処理を行い、次いでステップＳ１７に移行して、所定回数の学習が完了したか否かを判定し、所定回数の学習が完了していないときにはそのまま処理を終了し、所定回数の学習が完了したときにはステップＳ１８に移行して、学習結果から次回の撮影時の帯域制限フィルタ１０及び１１のフィルタ係数及び増幅器１２及び１３の増幅ゲインを決定することにより、使用者毎の手振れ発生状況に応じた最適なフィルタ係数及び増幅ゲインを設定することができる。この図７の処理が学習手段に対応している。

この他、使用者が自己の好みに応じた帯域制限フィルタ１０及び１１のフィルタ係数及び増幅器１２及び１３の増幅ゲインを設定し、これを自己の識別情報と共に不揮発性メモリＮＭに格納しておき、撮影時に自己の識別情報を入力することにより、不揮発性メモリＮＭに格納されているフィルタ係数及び増幅ゲインを読出して、帯域制限フィルタ１０及び１１並びに増幅器１２及び１３に設定するようにしてもよい。

なおさらに、上記実施形態では、垂直方向角度センサ８及び水平方向角度センサ９の双方の検出信号について帯域制限フィルタ１０及び１１のフィルタ係数並びに増幅器１２及び１３の増幅ゲインを設定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、垂直方向角度センサ８又は水平方向角度センサ９の検出信号に対してフィルタ係数又は増幅ゲインを使用者の運動特性、被写体の移動特性、外的振れ要因に基づいて設定するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては本発明をデジタルカメラに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ビデオカメラで静止画像を撮像する場合やテレビカメラ付き携帯電話機等の他の任意の静止画像撮像装置に本発明を適用することができる。

本発明をデジタルカメラに適用した場合の一実施形態を示すブロック図である。図１のマイクロコンピュータで実行する手振れ補正処理手順の一例を示すフローチャートである。手振れ補正メニューを示す説明図である。手振れ補正値記憶テーブルを示す説明図である。手振れ補正値記憶テーブルの他の例を示す説明図である。手振れ補正値記憶テーブルのさらに他の例を示す説明図である。図１のマイクロコンピュータで実行する手振れ補正処理手順の他の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…ズームレンズ、２…固体撮像素子、３…カメラ系信号処理部、４…固体撮像素子駆動回路、５…ラインメモリ、６…記録系信号処理部、ＮＭ…不揮発性メモリ、７…マイクロコンピュータ、８…垂直方向角度センサ、９…水平方向角度センサ、１０，１１…帯域制限フィルタ、１２，１３…増幅器、１４…Ａ／Ｄ変換器、１５…表示器

Claims

静止画像を撮像する撮像手段と、該撮像手段の水平方向及び垂直方向の振れを検出する水平方向及び垂直方向振れ検出手段と、該水平方向及び垂直方向振れ検出手段の少なくとも一方について検出信号を使用者の手振れ態様に応じて補正する補正手段を設け、該補正手段で補正した検出信号に基づいて前記撮像手段で撮像した静止画像データの手振れ補正を行うようにしたことを特徴とする静止画像撮像装置。
前記補正手段は、大人、子供、性別に応じて個人差による手振れ補正値を設定するテーブルを有すると共に、該テーブルから使用者に応じた手振れ補正値を選択する補正値選択手段を有し、該補正値選択手段で選択した手振れ補正値に基づいて水平方向及び垂直方向振れ検出手段の少なくとも一方の検出信号を補正するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の静止画像撮像装置。
前記補正手段は、使用者を識別する使用者識別手段と、該使用者識別手段で識別した使用者における前記水平方向及び垂直方向振れ検出手段の検出信号を学習する学習手段とを有すると共に、該学習手段の学習結果に基づいて前記水平方向及び垂直方向振れ検出手段の検出信号を学習する学習手段を有し、該学習手段で学習した学習結果に基づいて前記水平方向及び垂直方向振れ検出手段の検出信号を補正するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の静止画像撮像装置。
前記補正手段は、撮影対象の被写体の移動態様に基づいて手振れ補正値を設定するテーブルを有すると共に、該テーブルから被写体に応じた手振れ補正値を選択する補正値選択手段を有し、該補正値選択手段で選択した手振れ補正値に基づいて水平方向及び垂直方向振れ検出手段の少なくとも一方の検出信号を補正するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の静止画像撮像装置。
前記補正手段は、撮影時の外的振れ要因に基づいて手振れ補正値を設定するテーブルを有し、該テーブルから前記外的振れ要因に応じた手振れ補正値を選択する補正値選択手段を有し、該補正値選択手段で選択した手振れ補正値に基づいて水平方向及び垂直方向振れ検出手段の少なくとも一方の検出信号を補正するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の静止画像撮像装置。
前記補正手段は、水平方向及び垂直方向振れ検出手段の検出信号の帯域を制限する帯域制限手段のフィルタ係数と該帯域制限手段で帯域制限された検出手段を増幅する増幅手段の増幅ゲインとの少なくとも一方を補正するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の静止画像撮像装置。